DE102022125221A1

DE102022125221A1 - Measuring device for determining a position of an object, processing device, method, computer program and computer-readable medium

Info

Publication number: DE102022125221A1
Application number: DE102022125221.3A
Authority: DE
Inventors: Pascal Naubereit
Original assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Current assignee: Schwind Eye Tech Solutions GmbH
Priority date: 2022-09-29
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2024-04-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung (10) zum Ermitteln einer Objektlage (9) eines Objektes (8) mit mindestens einer Messsteuereinrichtung (12). Die Messvorrichtung (10) umfasst zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung (11), die dazu eingerichtet ist, in dem jeweiligen Messvorgang zumindest einen Messstrahl (14) auf eine Oberfläche des Objektes (8) auszugeben. Die Messvorrichtung (10) umfasst zumindest eine Detektoreinrichtung (13), die dazu eingerichtet ist, in dem jeweiligen Messvorgang Reflexionspunktekoordinaten (17) zumindest eines Reflexionspunkts (16) in Bezug auf ein vorbestimmtes Referenzsystem (R1) zu ermitteln. Die mindestens eine Messsteuereinrichtung (12) ist dazu eingerichtet, aus einer Lage eines Referenzierungsmerkmals (32) in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem (R1) und einer Lage des Referenzierungsmerkmals (32) in Bezug auf das Objekt (8) eine Lage des Objektes (8) in dem Referenzsystem (R1) des jeweiligen Messvorgangs zu ermitteln.The invention relates to a measuring device (10) for determining an object position (9) of an object (8) with at least one measurement control device (12). The measuring device (10) comprises at least one laser diode measuring beam device (11) which is designed to emit at least one measuring beam (14) onto a surface of the object (8) in the respective measuring process. The measuring device (10) comprises at least one detector device (13) which is designed to determine reflection point coordinates (17) of at least one reflection point (16) in relation to a predetermined reference system (R1) in the respective measuring process. The at least one measurement control device (12) is designed to determine a position of the object (8) in the reference system (R1) of the respective measuring process from a position of a referencing feature (32) in relation to the predetermined reference system (R1) and a position of the referencing feature (32) in relation to the object (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Ermitteln einer Lage eines Objektes gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Bearbeitungsvorrichtung umfassend zumindest eine Messvorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 21, ein Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 22, ein Computerprogramm gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 23 und ein computerlesbares Medium gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 24.The invention relates to a measuring device for determining a position of an object according to the features of the preamble of claim 1. The invention also relates to a processing device comprising at least one measuring device according to the features of the preamble of claim 21, a method for operating a measuring device according to the features of the preamble of claim 22, a computer program according to the features of the preamble of claim 23 and a computer-readable medium according to the features of the preamble of claim 24.

Bearbeitungsvorrichtungen zum laserbasierten Bearbeiten eines Bearbeitungsobjektes sind aus dem Stand der Technik bekannt und kommen beispielsweise bei der Oberflächenbearbeitung von Bearbeitungsobjekten aus Metall zum Einsatz. Ein weiteres Anwendungsgebiet der Bearbeitungsvorrichtungen zum laserbasierten Bearbeiten ist die Medizintechnik. Die laserbasierten Bearbeitungsvorrichtungen werden in der Medizintechnik beispielsweise zur Korrektur einer optischen Fehlsichtigkeit und/oder krankhaft oder unnatürlich veränderten Bereichen der Hornhaut (Kornea) angewandt. Dabei können zum Beispiel ein gepulster Laser und eine Strahlfokussierungseinrichtung so ausgebildet sein, dass Laserpulse in einem innerhalb eines organischen Gewebes gelegenen Fokus eine Photodisruption und/oder Photoablation bewirken, um ein Gewebe, insbesondere ein Gewebelentikel, aus der Hornhaut zu entfernen.Processing devices for laser-based processing of a processing object are known from the prior art and are used, for example, in the surface processing of metal processing objects. Another area of application for processing devices for laser-based processing is medical technology. The laser-based processing devices are used in medical technology, for example, to correct optical ametropia and/or pathological or unnaturally changed areas of the cornea. For example, a pulsed laser and a beam focusing device can be designed such that laser pulses cause photodisruption and/or photoablation in a focus located within an organic tissue in order to remove a tissue, in particular a tissue lenticule, from the cornea.

Die Strahlfokussierungseinrichtung ist dazu eingerichtet, den Bearbeitungslaser zur Bearbeitung des Bearbeitungsobjekts auf vorgegebene Punkte zu fokussieren, deren Positionen in Bezug auf das Bearbeitungsobjekt definiert sind. Die vorgegebenen Punkte können dabei in einem vorgegebenen Muster in oder auf dem Bearbeitungsobjekt angeordnet sein, um beispielsweise eine vorgegebene Abtrennfläche bereitstellen zu können. Während der Bearbeitung des Bearbeitungsobjekts kann der Bearbeitungslaserstrahl durch die Bearbeitungsvorrichtung sequentiell auf die vorgegebenen Punkte fokussiert werden, um das vorgegebene Muster in das Bearbeitungsobjekt einzuarbeiten und/oder das Bearbeitungsobjekt entlang der vorgegebenen Punkte zu schneiden.The beam focusing device is set up to focus the processing laser for processing the processing object on predetermined points whose positions are defined in relation to the processing object. The predetermined points can be arranged in a predetermined pattern in or on the processing object in order, for example, to be able to provide a predetermined separation surface. During the processing of the processing object, the processing laser beam can be sequentially focused on the predetermined points by the processing device in order to machine the predetermined pattern into the processing object and/or to cut the processing object along the predetermined points.

Um den Bearbeitungslaser zuverlässig auf die vorgegebenen Punkte fokussieren zu können, ist es erforderlich, dass das zu bearbeitende Bearbeitungsobjekt in einer vorbestimmten Position angeordnet ist und während der Bearbeitung in der vorbestimmten Position verbleibt. Um das zu bearbeitende Bearbeitungsobjekt während der Bearbeitung in der vorbestimmten Position halten zu können, kann es erforderlich sein, ein so genanntes Kontaktelement an dem Bearbeitungsobjekt anzuordnen. Das Kontaktelement kann dabei ein in einem Strahlengang des Bearbeitungslaser angeordnetes Objekt sein und zumindest teiltransparent in Bezug auf den Bearbeitungslaser sein. Das Kontaktelement ist so angeordnet, dass der Bearbeitungslaser in eine dem Bearbeitungslaser zugewandte Eintrittsfläche eintritt und an einer Kontaktfläche des Kontaktelements wieder austritt, wobei die Kontaktfläche des Kontaktelements der Eintrittsfläche gegenüber liegen kann und beispielsweise direkt an einer Fläche des Bearbeitungsobjekts aufliegen kann.In order to be able to reliably focus the processing laser on the predetermined points, it is necessary that the processing object to be processed is arranged in a predetermined position and remains in the predetermined position during processing. In order to be able to hold the processing object to be processed in the predetermined position during processing, it may be necessary to arrange a so-called contact element on the processing object. The contact element can be an object arranged in a beam path of the processing laser and can be at least partially transparent with respect to the processing laser. The contact element is arranged in such a way that the processing laser enters an entry surface facing the processing laser and exits again at a contact surface of the contact element, wherein the contact surface of the contact element can lie opposite the entry surface and, for example, can rest directly on a surface of the processing object.

Durch das Kontaktelement kann das Bearbeitungsobjekt in seiner vorbestimmten Lage gehalten werden. Um eine geregelte Ausrichtung und Heranführung des Kontaktelements an das Bearbeitungsobjekt zu ermöglichen, ist eine exakte Verfolgung einer Lage des Kontaktelements während der Heranführung erforderlich. Das Kontaktelement wird dabei nach dem Stand der Technik in speziellen, verfahrbaren Halteeinrichtungen angeordnet. Diese weisen unter Umständen nur eine beschränkte Genauigkeit in Bezug auf eine Ermittlung ihrer Lage auf. Ein weiteres Problem kann sich ergeben, wenn das Kontaktelement nicht permanent in der Halteeinrichtung angeordnet ist, sondern für einen jeweiligen Bearbeitungsvorgang das jeweilige Kontaktelement neu in der Halteeinrichtung angeordnet werden muss. Die Lage des jeweiligen Kontaktelements in der Halteeinrichtung kann zwischen den jeweiligen Bearbeitungsvorgängen variieren, sodass eine Herleitung der Lage des Kontaktelements aus der Lage der Halteeinrichtung nicht in der gewünschten Genauigkeit möglich ist, weil die Lage des Kontaktelements in Bezug auf die Lage der Halteeinrichtung nicht ausreichend bekannt ist. Des Weiteren können kleine fertigungsbedingte Unterschiede in der Geometrie zwischen den Kontaktelementen jeweiliger Bearbeitungsvorgänge bestehen. Diese Problematik besteht insbesondere im medizinischen Bereich, weil aus hygienischen Gründen eine Verwendung von Einweg-Kontaktelementen verbreitet ist.The contact element can hold the object being processed in its predetermined position. In order to enable controlled alignment and approach of the contact element to the object being processed, the position of the contact element must be tracked precisely during the approach. According to the state of the art, the contact element is arranged in special, movable holding devices. These may only have limited accuracy in determining their position. A further problem can arise if the contact element is not permanently arranged in the holding device, but rather the respective contact element has to be rearranged in the holding device for a particular processing operation. The position of the respective contact element in the holding device can vary between the respective processing operations, so that the position of the contact element cannot be derived from the position of the holding device with the desired accuracy because the position of the contact element in relation to the position of the holding device is not sufficiently known. Furthermore, there may be small manufacturing-related differences in the geometry between the contact elements of respective processing operations. This problem is particularly prevalent in the medical field because the use of disposable contact elements is widespread for hygienic reasons.

Um dennoch eine exakte Lagebestimmung des Kontaktelements zu ermöglichen, weisen Bearbeitungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik Messvorrichtungen auf, welche eine Ermittlung der Lage des Kontaktelements vor oder während der Bearbeitung des Bearbeitungsobjektes ermöglichen.In order to nevertheless enable an exact determination of the position of the contact element, state-of-the-art processing devices have measuring devices which enable the position of the contact element to be determined before or during the processing of the processing object.

Die EP 1 677 717 B1 offenbart einen Adapter zum Koppeln einer Laserbearbeitungsvorrichtung mit einem zu bearbeitenden Objekt, das eine verformbare Oberfläche aufweist. Der Adapter weist eine Referenzstruktur auf, die bei einer Fixierung des Adapters gegenüber der Laserbearbeitungsvorrichtung in einem Strahlengang des Adapters liegt und mittels einer über einen Bereich gescannten Laserstrahlung optisch detektierbar ist. Es ist vorgesehen, dass die Referenzstruktur als Markierungsstrukturen ausgebildet sind, die eine den Adapter kennzeichnende Information codieren.The EP 1 677 717 B1 discloses an adapter for coupling a laser processing device to an object to be processed that has a deformable surface. The adapter has a reference structure which, when the adapter is fixed relative to the laser processing device, lies in a beam path of the adapter and is scanned over an area Laser radiation can be optically detected. It is envisaged that the reference structure is designed as marking structures which encode information characterizing the adapter.

Die WO 2004/032810 A2 beschreibt ein Verfahren und ein System zur Ermittlung einer Position und Ausrichtung einer ebenen Fläche eines Objekts in Bezug auf eine die ebene Fläche schneidende Achse und die Verwendung dieser bekannten Position und Ausrichtung, um Korrekturen zu ermöglichen, wenn die ebene Fläche als Bezugsebene verwendet wird. Das Verfahren ist zur Bestimmung eines Neigungswinkels der ebenen Fläche in Bezug auf einen Laserstrahl und die Verwendung des bestimmten Neigungswinkels zur Berechnung eines Korrekturfaktors, der auf den Laserstrahl anzuwenden ist, angelegt. In Abhängigkeit von dem Neigungswinkel wird der Korrekturfaktor, ein Z-Offset ermittelt, welcher während einer Anwendung des Laserstrahls verwendet wird. Zur Ermittlung der Position und der Ausrichtung der ebenen Fläche ist es vorgesehen, einen Brennpunkt des Laserstrahls mehrmals entlang eines vorgegebenen Musters senkrecht zu einer z-Achse des Laserstrahls zu bewegen. Plasmafunken, welche bei einer Berührung des Objektes durch den Brennpunkt entstehen, werden erfasst, um die Position und Ausrichtung der ebenen Fläche des Objekts in Bezug auf den Laserstrahl zu ermitteln.The WO 2004/032810 A2 describes a method and system for determining a position and orientation of a flat surface of an object with respect to an axis intersecting the flat surface and using that known position and orientation to enable corrections when using the flat surface as a reference plane. The method is designed to determine an angle of inclination of the flat surface with respect to a laser beam and to use the determined angle of inclination to calculate a correction factor to be applied to the laser beam. Depending on the angle of inclination, the correction factor, a Z offset, is determined, which is used during application of the laser beam. To determine the position and orientation of the flat surface, it is provided to move a focal point of the laser beam several times along a predetermined pattern perpendicular to a z-axis of the laser beam. Plasma sparks that arise when the object touches the focal point are detected to determine the position and orientation of the flat surface of the object in relation to the laser beam.

Das beschriebene Verfahren basiert somit auf einem Anpassen des Brennpunktes des Laserstrahls, wobei sich in dem Brennpunkt bildende Plasmafunken erfasst werden.The described method is therefore based on adjusting the focal point of the laser beam, whereby plasma sparks forming in the focal point are detected.

Die EP 2 069 099 B1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Materialverarbeitung unter Verwendung eines transparenten Kontaktelements. In dem Verfahren ist es vorgesehen, an der Vorrichtung ein für die Bearbeitungslaserstrahlung transparentes Kontaktelement auf ein Objekt aufzusetzen. Das Kontaktelement weist auf einer auf dem Objekt aufsitzenden Seite eine Kontaktfläche auf und eine dieser gegenüberliegende Eintrittsfläche für die Bearbeitungslaserstrahlung. Die Kontaktfläche und die Eintrittsfläche weisen jeweils vorbekannte Formen auf. Es ist vorgesehen, dass vor der Bearbeitung des Objekts die Lage der Eintrittsfläche oder die Lage der Kontaktfläche bezüglich einer Fokusverstelleinrichtung der Vorrichtung mittels Einstrahlung von Messlaserstrahlung auf die Fläche bestimmt wird, indem die Messlaserstrahlung mittels der variablen Fokusverstelleinrichtung nahe der oder auf die Fläche fokussiert wird, wobei die Energiedichte der fokussierten Messlaserstrahlung zur Erzeugung eines optischen Durchbruchs zu gering ist, und der Fokus der Messlaserstrahlung in einer Messfläche verstellt wird, die die erwartete Lage der Eintrittsfläche oder die erwartete Lage der Kontaktfläche schneidet. Es ist vorgesehen, dass aus dem Fokus der Messlaserstrahlung rückgestreute oder reflektierte Strahlung konfokal detektiert wird. Aus der konfokal detektierten Strahlung und einer zugeordneten Einstellung der variablen Fokusverstelleinrichtung wird eine Lage von Schnittpunkten zwischen der Messfläche und der Eintrittsfläche oder der Kontaktfläche ermittelt. Es ist vorgesehen, dass nötigenfalls die Detektion der aus dem Fokus der Messlaserstrahlung rückgestreuten oder reflektierten Strahlung wiederholt wird, wobei die Messfläche verschoben wird. Die Wiederholung erfolgt, bis eine bestimmte Anzahl, vorzugsweise fünf Schnittpunkte detektiert wurden. Es ist vorgesehen, dass aus der Lage der Schnittpunkte und der vorbekannten Form der Eintrittsfläche oder der Kontaktfläche deren Lage bestimmt wird.The EP 2 069 099 B1 discloses a device and a method for material processing using a transparent contact element. The method provides for a contact element that is transparent to the processing laser radiation to be placed on an object on the device. The contact element has a contact surface on a side resting on the object and an entrance surface for the processing laser radiation opposite this. The contact surface and the entry surface each have previously known shapes. It is envisaged that before the object is processed, the position of the entrance surface or the position of the contact surface with respect to a focus adjustment device of the device is determined by irradiating measuring laser radiation onto the surface, in that the measuring laser radiation is focused near or onto the surface by means of the variable focus adjustment device, wherein the energy density of the focused measuring laser radiation is too low to produce an optical breakthrough, and the focus of the measuring laser radiation is adjusted in a measuring surface that intersects the expected position of the entrance surface or the expected position of the contact surface. It is envisaged that radiation backscattered or reflected from the focus of the measuring laser radiation is detected confocally. A position of intersection points between the measuring surface and the entrance surface or the contact surface is determined from the confocally detected radiation and an associated setting of the variable focus adjustment device. It is envisaged that, if necessary, the detection of the radiation backscattered or reflected from the focus of the measuring laser radiation is repeated, with the measuring surface being moved. The repetition takes place until a certain number, preferably five, intersection points have been detected. It is envisaged that their position is determined from the position of the intersection points and the previously known shape of the entry surface or the contact surface.

Auch dieses Verfahren basiert auf einem Anpassen einer Lage des Brennpunktes, wobei die aus dem Brennpunkt der Messlaserstrahlung rückgestreute oder reflektierte Strahlung detektiert wird.This method is also based on adjusting the position of the focal point, whereby the radiation scattered or reflected from the focal point of the measuring laser radiation is detected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ermittlung einer Objektlage eines Kontaktelements zu ermöglichen.The invention is based on the object of enabling a determination of an object position of a contact element.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Messvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, die erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 21, das erfindungsgemäße Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 22, das erfindungsgemäße Computerprogramm gemäß den Merkmalen des Anspruchs 23 und das erfindungsgemäße computerlesbare Medium gemäß den Merkmalen des Anspruchs 24 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jedes Erfindungsaspekts als vorteilhafte Ausgestaltungen der jeweils anderen Erfindungsaspekte anzusehen sind.This object is achieved by the measuring device according to the invention according to the features of claim 1, the processing device according to the invention according to the features of claim 21, the method according to the invention according to the features of claim 22, the computer program according to the invention according to the features of claim 23 and the computer-readable medium according to the invention according to the features of claim 24. Advantageous embodiments with expedient further developments of the invention are specified in the respective subclaims, wherein advantageous embodiments of each aspect of the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the other aspects of the invention.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zum Ermitteln einer Objektlage eines Objekts mit mindestens einer Steuereinrichtung. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung dazu vorgesehen, die Objektlage zu bestimmen, welche das Objekt aufweist.A first aspect of the invention relates to a measuring device for determining an object position of an object with at least one control device. In other words, the measuring device is intended to determine the object position that the object has.

Die Messvorrichtung umfasst zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung, die dazu eingerichtet ist, in einem jeweiligen Messvorgang zumindest einen Messstrahl entlang einem vorgegebenen jeweiligen Strahlenverlauf zur Projektion einer vorgegebenen Messmusterfläche auf eine Oberfläche des Objekts auszugeben. Mit anderen Worten ist die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung der Messvorrichtung dazu eingerichtet, den zumindest einen Messstrahl auf das Objekt entlang des vorgegebenen Strahlenverlaufs auszugeben, um auf der Oberfläche des Objektes die vorgegebene Messmusterfläche abzubilden. Die vorgegebene Messmusterfläche kann durch vorbestimmte geometrische Relationen des vorgegebenen Strahlenverlaufs des zumindest einen Messstrahls zu vorgegebenen, weiteren Strahlenverläufen anderer Messtrahlen definiert sein. Die vorgegebene Messmusterfläche kann eine vorbestimmte Anordnung von Reflexionspunkten jeweiliger Messtrahlen vorgeben und/oder eine durch den zumindest einen Messstrahl auf der Oberfläche zu erzeugende Reflexionsfläche, wobei die Reflexionsfläche eine vorgegebene oder bekannte Intensitätsverteilung aufweisen kann. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung kann beispielsweise zumindest eine Linsenspiegeleinrichtung aufweisen, welche insbesondere als MEMS eingerichtet sein kann, welcher zumindest eine, mittels eines Aktuators eine vorgegebene Richtung ausrichtbare Spiegeleinheit aufweisen kann. Die Messvorrichtung kann eine oder eine Vielzahl von Strahlenquellen aufweisen. Die eine oder die mehreren Strahlenquellen können durch einen oder mehrere Aktuatoren in vorgegebene Richtungen ausrichtbar sein. Es kann zusätzlich oder alternativ dazu vorgesehen sein, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung als Array eingerichtet sein kann, welches mehrere Strahlenquellen aufweisen kann. Die Messstrahleneinrichtung kann aufgrund der beispielhaften Merkmale dazu eingerichtet sein, den zumindest einen Messstrahl in die jeweilige, vorgegebene Richtung auszugeben.The measuring device comprises at least one laser diode measuring beam device, which is set up to output at least one measuring beam along a predetermined respective beam path in a respective measuring process for projecting a predetermined measuring pattern area onto a surface of the object. In other words, the laser diode measuring beam device of the measuring device is set up to direct the at least one measuring beam onto the object along the predetermined to output the given beam path in order to image the specified measurement pattern area on the surface of the object. The predetermined measurement pattern area can be defined by predetermined geometric relationships of the predetermined beam path of the at least one measuring beam to predetermined, further beam paths of other measuring beams. The predetermined measurement pattern surface can specify a predetermined arrangement of reflection points of respective measurement beams and/or a reflection surface to be generated on the surface by the at least one measurement beam, wherein the reflection surface can have a predetermined or known intensity distribution. The laser diode measuring beam device can, for example, have at least one lens mirror device, which can in particular be set up as a MEMS, which can have at least one mirror unit that can be aligned in a predetermined direction by means of an actuator. The measuring device can have one or a plurality of radiation sources. The one or more radiation sources can be aligned in predetermined directions by one or more actuators. Additionally or alternatively, it can be provided that the laser diode measuring beam device can be set up as an array, which can have several radiation sources. Due to the exemplary features, the measuring beam device can be set up to output the at least one measuring beam in the respective, predetermined direction.

Die Messvorrichtung umfasst zumindest eine Detektoreinrichtung, die dazu eingerichtet ist, in dem jeweiligen Messvorgang zumindest einen reflektierten Messstrahl des Messstrahls zu erfassen. Bei dem zumindest einen reflektierten Messstrahl kann es sich um den zumindest einen Messstrahl handeln, welcher durch eine Reflexion des von der Laserdiodenmessstrahleneinrichtung ausgesandten Messstrahls, an zumindest einem jeweiligen Reflexionspunkt auf der Oberfläche des Objektes reflektiert ist. Die Detektoreinrichtung ist dazu eingerichtet, Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunkts der Messmusterfläche in Bezug auf ein vorbestimmtes Referenzsystem zu ermitteln. Das vorbestimmte Referenzsystem kann durch einen Referenzursprung und Referenzrichtungen definiert sein, welche beispielsweise in Bezug auf eine Bearbeitungsvorrichtung definiert sein können, welche die Messvorrichtung aufweisen kann. Mit anderen Worten weist die Messvorrichtung die zumindest eine Detektoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, den zumindest einen reflektierten Messstrahl zu erfassen und die Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunktes, an welchem der zumindest eine Messstrahl an der Oberfläche des Objektes reflektiert ist, zu ermitteln. Die Detektoreinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunktes in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem nach einem Verfahren nach dem Stand der Technik, beispielsweise mittels Triangulation, Intensitätsmessung und/oder Laufzeiterfassung zu ermitteln. Die Messvorrichtung kann somit beispielsweise dazu eingerichtet sein, die Reflexionspunktekoordinaten nach einem Lidar-verfahren zu ermitteln, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.The measuring device comprises at least one detector device, which is set up to detect at least one reflected measuring beam of the measuring beam in the respective measuring process. The at least one reflected measuring beam can be the at least one measuring beam, which is reflected at at least one respective reflection point on the surface of the object by a reflection of the measuring beam emitted by the laser diode measuring beam device. The detector device is set up to determine reflection point coordinates of the at least one reflection point of the measurement pattern surface in relation to a predetermined reference system. The predetermined reference system can be defined by a reference origin and reference directions, which can be defined, for example, in relation to a processing device, which can have the measuring device. In other words, the measuring device has the at least one detector device, which is set up to detect the at least one reflected measuring beam and to determine the reflection point coordinates of the at least one reflection point at which the at least one measuring beam is reflected on the surface of the object. The detector device can be set up to determine the reflection point coordinates of the at least one reflection point in relation to the predetermined reference system using a method according to the prior art, for example by means of triangulation, intensity measurement and/or transit time detection. The measuring device can therefore, for example, be set up to determine the reflection point coordinates using a lidar method, as is known from the prior art.

Die mindestens eine Messsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, nach einem vorbestimmten Identifizierungsverfahren mittels dem zumindest einen Reflexionspunkt der vorbestimmten Messmusterfläche des jeweiligen Messvorgangs ein vorbestimmtes Referenzierungsmerkmal in Bezug auf das Objekt zu identifizieren. Das vorbestimmte Referenzierungsmerkmal ist in der mindestens einen Messsteuereinrichtung gespeichert. Das vorbestimmte Referenzierungsmerkmal kann beispielsweise ein Bereich des Objekts sein, welcher beispielsweise aufgrund einer besonderen Beschaffenheit an dem Objekt zu identifizieren sein kann, und zur Ermittlung der Lage des Objekts besonders geeignet sein kann.The at least one measurement control device is designed to identify a predetermined reference feature in relation to the object using the at least one reflection point of the predetermined measurement pattern area of the respective measurement process according to a predetermined identification method. The predetermined reference feature is stored in the at least one measurement control device. The predetermined reference feature can be, for example, an area of the object which can be identified, for example, due to a special nature of the object and can be particularly suitable for determining the position of the object.

Die mindestens eine Messsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, nach einem vorbestimmten Lageermittlungsverfahren eine Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem in Abhängigkeit von den Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunkts der Messmusterfläche zu ermitteln. Mit anderen Worten ist die Messsteuereinrichtung dazu vorgesehen, den zumindest einen Reflexionspunkt in dem vorbestimmten Identifizierungsverfahren zu verwenden, um das vorbestimmte Referenzierungsmerkmal des Objekts zu identifizieren. In dem vorbestimmten Identifizierungsverfahren kann beispielsweise eine erfasste Intensität des Reflexionspunktes oder die Reflexionspunktekoordinaten dazu verwendet werden, um das Referenzierungsmerkmal des Objekts zu identifizieren. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Anwesenheit des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung festgestellt wird, wenn die erfasste Intensität des zumindest einen Reflexionspunkts einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn das Referenzierungsmerkmal ein vorbestimmter Punkt des Objektes ist, welcher anhand seiner Reflexionseigenschaften von anderen Bereichen des Objektes unterscheidbar ist. Die Lage des Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Objekt ist in der mindestens einen Messsteuereinrichtung gespeichert.The at least one measurement control device is set up to determine, according to a predetermined position determination method, a position of the predetermined referencing feature in relation to the predetermined reference system as a function of the reflection point coordinates of the at least one reflection point of the measurement pattern surface. In other words, the measurement control device is intended to use the at least one reflection point in the predetermined identification method in order to identify the predetermined referencing feature of the object. In the predetermined identification method, for example, a detected intensity of the reflection point or the reflection point coordinates can be used to identify the referencing feature of the object. For example, it can be provided that the presence of the predetermined referencing feature is determined by the at least one measurement control device when the detected intensity of the at least one reflection point exceeds a predetermined threshold value. This can be the case, for example, if the referencing feature is a predetermined point of the object, which can be distinguished from other areas of the object based on its reflection properties. The position of the referencing feature in relation to the object is stored in the at least one measurement control device.

Die mindestens eine Messsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, nach einem vorbestimmten Lageermittlungsverfahren eine Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem in Abhängigkeit von den Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunktes in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem zu ermitteln. In dem besagten Fall kann es vorgesehen sein, dass die Reflexionspunktekoordinaten des Reflexionspunktes, dessen Intensitätswert den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, als Reflexionspunktekoordinaten des Referenzmerkmal in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem definiert werden. Mit anderen Worten wird in dem vorbestimmten Lageermittlungsverfahren ermittelt, an welchem Ort sich das Referenzmerkmal des Objekts in dem Referenzsystem befindet.The at least one measurement control device is designed to, after a predetermined Position determination method to determine a position of the predetermined referencing feature in relation to the predetermined reference system depending on the reflection point coordinates of the at least one reflection point in relation to the predetermined reference system. In the said case, it can be provided that the reflection point coordinates of the reflection point whose intensity value exceeds the predetermined threshold value are defined as reflection point coordinates of the reference feature in relation to the predetermined reference system. In other words, in the predetermined position determination method it is determined at which location the reference feature of the object is located in the reference system.

Die mindestens eine Messsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, aus der Lage des Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem und der Lage des Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Objekt die Lage des Objekts in dem Referenzsystem des jeweiligen Messvorgangs zu ermitteln. Mit anderen Worten ist die Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals des Objekts sowohl in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem, als auch in Bezug auf das Objekt bekannt. Die mindestens eine Messsteuereinrichtung ist aufgrund der bekannten Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Referenzsystem und der bekannten Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Objekt befähigt, die Lage des Objekts in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem zu ermitteln.The at least one measurement control device is designed to determine the position of the object in the reference system of the respective measurement process from the position of the referencing feature in relation to the predetermined reference system and the position of the referencing feature in relation to the object. In other words, the position of the predetermined referencing feature of the object is known both in relation to the predetermined reference system and in relation to the object. The at least one measurement control device is able to determine the position of the object in relation to the predetermined reference system based on the known position of the predetermined referencing feature in relation to the reference system and the known position of the predetermined referencing feature in relation to the object.

Durch die Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass eine Lageermittlung des Objektes in dem Referenzsystem des jeweiligen Messvorgangs nach dem Lidar-Verfahren ermöglicht wird.The invention provides the advantage that it is possible to determine the position of the object in the reference system of the respective measuring process using the Lidar method.

Die Erfindung umfasst auch Weiterbildungen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.The invention also includes further developments which result in additional advantages.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Objekt ein Kontaktelement zur Führung zumindest eines Bearbeitungslaserstrahls auf ein Bearbeitungsobjekt und/oder zur Kontaktierung des Bearbeitungsobjektes ist. Mit anderen Worten ist das Objekt als Kontaktelement ausgebildet. Das Objekt ist dazu vorgesehen, einen Bearbeitungslaserstrahl zum Bearbeiten des Bearbeitungsobjektes auf das Bearbeitungsobjekt zu führen. Das Objekt kann zusätzlich oder alternativ dazu vorgesehen sein, das zu bearbeitende Bearbeitungsobjekt unmittelbar oder mittelbar mechanisch zu kontaktieren. Die mechanische Kontaktierung kann beispielsweise zur Fixierung des Bearbeitungsobjektes während einer Bearbeitung des Bearbeitungsobjektes durch den Bearbeitungslaserstrahl vorgesehen sein. Die mittelbare mechanische Kontaktierung kann beschreiben, dass eine Kontaktflüssigkeit zwischen dem Objekt und dem Bearbeitungsobjekt angeordnet sein kann. Die Kontaktierung kann beispielsweise an einer Kontaktfläche des Kontaktelements erfolgen.A further development of the invention provides that the object is a contact element for guiding at least one processing laser beam onto a processing object and/or for contacting the processing object. In other words, the object is designed as a contact element. The object is intended to guide a processing laser beam onto the processing object for processing the processing object. The object can additionally or alternatively be provided to directly or indirectly mechanically contact the processing object to be processed. The mechanical contact can be provided, for example, to fix the processing object during processing of the processing object by the processing laser beam. The indirect mechanical contact can describe that a contact liquid can be arranged between the object and the processing object. The contacting can take place, for example, on a contact surface of the contact element.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Messstrahl als kollimierten Strahl auszugeben. Mit anderen Worten ist die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet, den zumindest einen Messstrahl mit einem Brennpunkt auszugeben der sich dem Unendlichen nähert. A further development of the invention provides that the at least one laser diode measuring beam device is designed to output the at least one measuring beam as a collimated beam. In other words, the laser diode measuring beam device is designed to output the at least one measuring beam with a focal point that approaches infinity.

Die zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung kann beispielsweise einen Kollimator aufweisen, durch welchen der erzeugte Messstrahl geführt werden kann, bevor er auf das Objekt geführt wird.The at least one laser diode measuring beam device can, for example, have a collimator through which the generated measuring beam can be guided before it is guided onto the object.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung zumindest ein Weitungselement in dem jeweiligen Strahlenverlauf des zumindest einen Messstrahls aufweist, das dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Messstrahl auf einen vorbestimmten optischen Strahldurchmesser zu weiten, um den zumindest einen Reflexionspunkt der Messmusterfläche mit einer vorgegebenen Reflexionsfläche auf der Oberfläche des Objektes zu erzeugen. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Messstrahl mit einem vorbestimmten optischen Strahldurchmesser bereitzustellen. Zur Bereitstellung des Messstrahls mit dem vorbestimmten optischen Strahlendurchmesser umfasst die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung zumindest ein Weitungselement. Das Weitungselement kann beispielsweise Linsen umfassen, die in umgekehrter Galilei-Anordnung angeordnet sind und eine Sammellinse und eine Zerstreuungslinse aufweisen können. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung ist dazu eingerichtet, den Messstrahl durch das Weitungselement zu führen sodass der optische Strahlendurchmesser des Messstrahls durch das Weitungselement auf den vorgegebenen optischen Strahlendurchmesser vergrößert wird. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung mittels des Weitungselements den Messstrahl mit einem optischen Strahlendurchmesser von 2-4 mm bereitstellen kann. Mit anderen Worten kann der durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung bereitgestellte Messstrahl den Strahlendurchmesser aufweisen, der beispielsweise 2,0 mm, 2,1 mm, 2,2 mm, 2,3 mm, 2,4 mm, 2,5 mm, 2,6 mm, 2,7 mm, 2,8 mm, 2,9 mm, 3,0 mm, 3,1 mm, 3,2 mm, 3,3 mm, 3,4 mm, 3,5 mm, 3,6 mm, 3,7 mm, 3,8 mm, 3,9 mm oder 4,0 mm beträgt. Der Strahlendurchmesser von 2 mm bis 4 mm kann beispielsweise vorgesehen sein, wenn durch den zumindest einen Messstrahl eine Messmusterfläche zur Erfassung eines Apex einer Hornhaut bereitgestellt werden soll. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, den Messstrahl mit einem Strahlendurchmesser von bis zu 3 cm bereitzustellen. A further development of the invention provides that the at least one laser diode measuring beam device has at least one expansion element in the respective beam path of the at least one measuring beam, which is designed to expand the at least one measuring beam to a predetermined optical beam diameter in order to generate the at least one reflection point of the measuring pattern surface with a predetermined reflection surface on the surface of the object. In other words, it is provided that the laser diode measuring beam device is designed to provide the at least one measuring beam with a predetermined optical beam diameter. To provide the measuring beam with the predetermined optical beam diameter, the laser diode measuring beam device comprises at least one expansion element. The expansion element can, for example, comprise lenses that are arranged in an inverted Galilean arrangement and can have a converging lens and a diverging lens. The laser diode measuring beam device is designed to guide the measuring beam through the expansion element so that the optical beam diameter of the measuring beam is increased by the expansion element to the predetermined optical beam diameter. It can be provided, for example, that the laser diode measuring beam device can provide the measuring beam with an optical beam diameter of 2-4 mm by means of the expansion element. In other words, the measuring beam provided by the laser diode measuring beam device can have the beam diameter which is, for example, 2.0 mm, 2.1 mm, 2.2 mm, 2.3 mm, 2.4 mm, 2.5 mm, 2.6 mm, 2.7 mm, 2.8 mm, 2.9 mm, 3.0 mm, 3.1 mm, 3.2 mm, 3.3 mm, 3.4 mm, 3.5 mm, 3.6 mm, 3.7 mm, 3.8 mm, 3.9 mm or 4.0 mm. The beam diameter of 2 mm to 4 mm can be provided, for example, if by means of which at least one measuring beam is to be provided a measuring pattern surface for detecting an apex of a cornea. The laser diode measuring beam device can also be designed to provide the measuring beam with a beam diameter of up to 3 cm.

Mit anderen Worten kann der Strahlendurchmesser 0,1 cm, 0,2 cm, 0,3 cm, 0,4 cm, 0,5 cm, 0,6 cm, 0,7 cm, 0,8 cm, 0,9 cm, 1,0 cm, 1,1 cm, 1,2 cm, 1,3 cm, 1,4 cm, 1,5 cm, 1,6 cm, 1,7 cm, 1,8 cm, 1,9 cm, 2,0 cm, 2,1 cm, 2,2 cm, 2,3 cm, 2,4 cm, 2,5 cm, 2,6 cm, 2,7 cm, 2,8 cm, 2,9 cm oder 3,0 cm aufweisen. Die Bereitstellung dieses Strahlendurchmessers kann beispielsweise vorgesehen sein, falls die Messmusterfläche zur Erfassung eines Auges bereitgestellt werden soll. Durch die Weiterungen des Messstrahls ist es beispielsweise ermöglicht, die Messmusterfläche mit dem zumindest einen Messstrahl alleine zu erzeugen. Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere Messtrahlen durch jeweilige Weitungselemente oder das zumindest eine Weitungselement geführt werden, um deren Strahlendurchmesser zu vergrößern.In other words, the beam diameter can be 0.1cm, 0.2cm, 0.3cm, 0.4cm, 0.5cm, 0.6cm, 0.7cm, 0.8cm, 0.9cm , 1.0cm, 1.1cm, 1.2cm, 1.3cm, 1.4cm, 1.5cm, 1.6cm, 1.7cm, 1.8cm, 1.9cm , 2.0cm, 2.1cm, 2.2cm, 2.3cm, 2.4cm, 2.5cm, 2.6cm, 2.7cm, 2.8cm, 2.9cm or 3.0 cm. Provision of this beam diameter can be provided, for example, if the measurement pattern area is to be provided for detecting an eye. The extensions of the measuring beam make it possible, for example, to generate the measuring pattern surface with the at least one measuring beam alone. It can also be provided that several measuring beams are guided through respective expansion elements or the at least one expansion element in order to increase their beam diameter.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messvorrichtung als Laufzeitmessungslidar eingerichtet ist. Mit anderen Worten handelt es sich bei der Messvorrichtung um eine Lidarvorrichtung, welche dazu eingerichtet ist, einen Abstand eines Reflexionspunktes, zu der Sensoreinrichtung oder einem sonstigen Bezug, über eine Laufzeitmessung zu ermitteln. Lidar bedeutet Light detection and ranging oder Light imaging, detection and ranging. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung ist dazu eingerichtet, den zumindest einen Messstrahl gepulst auszugeben. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass der zumindest eine Messstrahl nicht als Dauerstrich ausgegeben wird, sondern als Abfolge mehrerer zeitlich beschränkter Pulse mit einer vorbestimmten jeweiligen Pulsdauer. Die Ausgabe des zumindest einen Messstrahls erfolgt somit derart, dass die jeweilige Ausgabe während des Messvorgangs einen vorbestimmten Startzeitpunkt und einen vorbestimmten Endzeitpunkt aufweist. Die zumindest eine Detektoreinrichtung ist dazu eingerichtet, die Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunktes unter Verwendung einer Laufzeitmessung zu erfassen, welche eine Messung einer Laufzeit des jeweiligen reflektierten Messstrahls von einem Zeitpunkt der Aussendung durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung bis zu einem Zeitpunkt eines Empfangs des reflektierten Messstrahls durch die Detektoreinrichtung beschreibt. Mit anderen Worten ist die Detektoreinrichtung dazu eingerichtet, einen Zeitpunkt zu ermitteln, ab welchen der ausgesandte Puls durch die Detektoreinrichtung empfangen wird. Die Messvorrichtung ist dazu eingerichtet, aus dem Zeitpunkt der Aussendung des Pulses und dem Zeitpunkt des Empfangs des Pulses durch die Messvorrichtung die Laufzeit zu ermitteln. Unter Berücksichtigung geometrischer Relationen, welche in der Detektoreinrichtung gespeichert sein können, kann aus der Laufzeit der Abstand zwischen dem Reflexionspunktes und der Detektoreinrichtung ermittelt werden. Unter Einbeziehung des ermittelten Abstands können die Reflexionspunktekoordinaten des jeweiligen Reflexionspunktes durch die Detektoreinrichtung bestimmt werden. Die Messvorrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, einen Empfangszeitpunkt zu ermitteln, zu welchem der jeweilige reflektierte Messstrahl durch die Detektoreinrichtung erfasst ist. Die Messvorrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, einen jeweiligen Aussendezeitpunkt des Messstrahls durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung vorzugeben und/oder in der Laserdiodenmessstrahleneinrichtung abzurufen. Die Messvorrichtung kann dazu eingerichtet sein, den Empfangszeitpunkt des reflektierten Messstrahls durch die Detektoreinrichtung aus der Detektoreinrichtung abzurufen und aus einer zeitlichen Differenz zwischen dem Aussendezeitpunkt und dem Empfangszeitpunkt eine Laufzeit des Messstrahls zu ermitteln. Bei einem bekannten Strahlenverlauf des Messstrahls kann dabei aus der Laufzeit des Messstrahls ein Abstand des Reflexionspunktes zu der Detektoreinrichtung und somit der Oberfläche des Objektes durch die Messvorrichtung ermittelt werden. Die Messvorrichtung kann auch dazu eingerichtet sein, eine Richtung des Reflexionspunktes in Bezug auf die zumindest eine Detektoreinrichtung zu ermitteln. Zu diesem Zweck kann die Detektoreinrichtung beispielsweise ein vorgegebenes zweidimensionales Muster von Detektoreinheiten aufweisen. Die Detektoreinrichtung kann dazu eingerichtet sein, diejenige der Detektoreinheiten zu ermitteln, welche den reflektierten Messstrahl empfängt. Dadurch ist eine Auftreffposition des reflektierten Messstrahls auf der Detektoreinrichtung bekannt. Die Detektoreinrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, aus einer Lage der Detektoreinrichtung, einer Lage der Laserdiodenmessstrahleneinrichtung, dem Strahlenverlauf und der Laufzeit des Messstrahls die Reflexionspunktekoordinaten des Reflexionspunktes in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem zu ermitteln.A further development of the invention provides that the measuring device is set up as a time-of-flight measurement lidar. In other words, the measuring device is a lidar device which is set up to determine a distance of a reflection point from the sensor device or another reference via a time-of-flight measurement. Lidar means light detection and ranging or light imaging, detection and ranging. The laser diode measuring beam device is set up to output the at least one measuring beam in pulsed form. In other words, it is provided that the at least one measuring beam is not output as a continuous wave, but as a sequence of several time-limited pulses with a predetermined respective pulse duration. The output of the at least one measuring beam is thus carried out in such a way that the respective output has a predetermined start time and a predetermined end time during the measuring process. The at least one detector device is set up to detect the reflection point coordinates of the at least one reflection point using a transit time measurement, which describes a measurement of a transit time of the respective reflected measuring beam from a time of transmission by the laser diode measuring beam device to a time of reception of the reflected measuring beam by the detector device. In other words, the detector device is set up to determine a time from which the emitted pulse is received by the detector device. The measuring device is set up to determine the transit time from the time of transmission of the pulse and the time of reception of the pulse by the measuring device. Taking into account geometric relations that can be stored in the detector device, the distance between the reflection point and the detector device can be determined from the transit time. Taking into account the determined distance, the reflection point coordinates of the respective reflection point can be determined by the detector device. The measuring device can, for example, be set up to determine a reception time at which the respective reflected measuring beam is detected by the detector device. The measuring device can, for example, be set up to specify a respective emission time of the measuring beam by the laser diode measuring beam device and/or to call it up in the laser diode measuring beam device. The measuring device can be set up to call up the reception time of the reflected measuring beam by the detector device from the detector device and to determine a runtime of the measuring beam from a time difference between the emission time and the reception time. If the beam path of the measuring beam is known, a distance of the reflection point to the detector device and thus the surface of the object can be determined by the measuring device from the runtime of the measuring beam. The measuring device can also be set up to determine a direction of the reflection point in relation to the at least one detector device. For this purpose, the detector device can, for example, have a predetermined two-dimensional pattern of detector units. The detector device can be set up to determine which of the detector units receives the reflected measuring beam. As a result, an impact position of the reflected measuring beam on the detector device is known. The detector device can, for example, be configured to determine the reflection point coordinates of the reflection point in relation to the predetermined reference system from a position of the detector device, a position of the laser diode measuring beam device, the beam path and the running time of the measuring beam.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messvorrichtung als moduliertes Dauerstrichlidar eingerichtet ist. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung dazu eingerichtet, den zumindest einen Messstrahl während des Messvorgangs über einen vorbestimmten Zeitraum auszugeben, wobei der zumindest eine Messstrahl eine zeitabhängige vorbestimmte Modulation aufweist. Die Modulation kann sich beispielsweise auf eine Frequenz des zumindest einen Messstrahl beziehen. Die zumindest eine Detektoreinrichtung ist dazu eingerichtet, die Koordinaten der jeweiligen Reflexionspunkte unter Verwendung einer Modulationsabweichung zwischen einer aktuellen Modulation und einer erfassten Modulation des reflektierten Messstrahls zu ermitteln. Mit anderen Worten kann die Modulation, welche der durch die Detektoreinrichtung erfassten reflektierten Messstrahl aufweist, mit dem ausgesandten zumindest eine Messstrahl in Relation gesetzt werden, wodurch eine Laufzeit ermittelt werden kann.A further development of the invention provides that the measuring device is set up as a modulated continuous wave lidar. In other words, the measuring device is set up to output the at least one measuring beam during the measuring process over a predetermined period of time, wherein the at least one measuring beam has a time-dependent predetermined modulation. The modulation can, for example, relate to a frequency of the at least one measuring beam. The at least one detector device is set up to determine the coordinates of the respective reflection points using a modulation deviation between a current modulation and a detected modulation of the reflected measuring beam. In other words, the modulation of the reflected measuring beam detected by the detector device can be related to the emitted at least one measuring beam, whereby a transit time can be determined.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messvorrichtung als Intensitätslidar eingerichtet ist, wobei die zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet ist, den zumindest einen Messstrahl mit einer Ausgabeintensität auszugeben, und die zumindest eine Detektoreinrichtung dazu eingerichtet ist, eine Empfangsintensität des jeweiligen reflektierten Messstrahls zu erfassen. Die zumindest eine Detektoreinrichtung ist dazu eingerichtet, die Reflexionspunktekoordinaten des jeweiligen zumindest einen Reflexionspunktes in Abhängigkeit eines Intensitätsunterschieds zwischen der Ausgabeintensität und der Empfangsintensität zu ermitteln. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist die Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunktes aus einem Unterschied zwischen einer Intensität des durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung ausgesandten Messstrahls und einer Intensität des durch zumindest eine Detektoreinrichtung empfangenen reflektierten Messstrahsl zu ermitteln.A further development of the invention provides that the measuring device is set up as an intensity lidar, wherein the at least one laser diode measuring beam device is set up to output the at least one measuring beam with an output intensity, and the at least one detector device is set up to detect a reception intensity of the respective reflected measuring beam. The at least one detector device is set up to determine the reflection point coordinates of the respective at least one reflection point depending on an intensity difference between the output intensity and the reception intensity. In other words, it is provided that the measuring device is set up to determine the reflection point coordinates of the at least one reflection point from a difference between an intensity of the measuring beam emitted by the laser diode measuring beam device and an intensity of the reflected measuring beam received by at least one detector device.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet ist, in dem jeweiligen Messvorgang mehrere Messstrahlen entlang vorbestimmter jeweiliger Strahlenverläufe zur Projektion der vorbestimmten Messmusterfläche auf die Oberfläche des Objektes auszugeben. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet ist, zur Projektion der vorbestimmten Messmusterfläche auf die Oberfläche des Objektes mehrere der Messstrahlen in dem jeweiligen Messvorgang auszugeben. Es ist somit vorgesehen, dass die vorbestimmten Messmusterfläche durch mehrere Messstrahlen erzeugt wird. Die Messstrahlen können entlang jeweiliger, unterschiedlicher Strahlenverläufe geführt werden, sodass die vorbestimmte Messmusterfläche mehrere Reflexionspunkte aufweisen kann. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass die Messmusterfläche mehrere durch jeweilige Messstrahlen erzeugte Reflexionspunkte aufweisen kann, welche jeweilige Reflexionspunktekoordinaten aufweisen können. Dadurch ist es möglich, die Lage des Referenzierungsmerkmals aus mehreren der Reflexionspunktekoordinaten ermitteln zu können.A further development of the invention provides that the laser diode measuring beam device is set up to output several measuring beams along predetermined respective beam paths in the respective measuring process for projecting the predetermined measuring pattern area onto the surface of the object. In other words, it is provided that the laser diode measuring beam device is set up to emit several of the measuring beams in the respective measuring process in order to project the predetermined measuring pattern area onto the surface of the object. It is therefore provided that the predetermined measurement pattern area is generated by several measurement beams. The measuring beams can be guided along respective, different beam paths, so that the predetermined measuring pattern surface can have several reflection points. The further development has the advantage that the measurement pattern surface can have a plurality of reflection points generated by respective measurement beams, which can have respective reflection point coordinates. This makes it possible to determine the position of the referencing feature from several of the reflection point coordinates.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet ist, zumindest zwei der Messstrahlen in dem jeweiligen Messvorgang simultan auszugeben. Mit anderen Worten ist die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet, die zumindest zwei Messstrahlen zu einem identischen Zeitpunkt während des Messvorgangs auszugeben. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Messstrahlen durch eine Aufteilung eines Ursprungsstrahls durch eine Optik in die mehreren Messstrahlen ausgegeben werden. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass eine Dauer eines Messvorgangs reduziert werden kann.A further development of the invention provides that the laser diode measuring beam device is set up to simultaneously output at least two of the measuring beams in the respective measuring process. In other words, the laser diode measuring beam device is set up to output the at least two measuring beams at an identical time during the measuring process. For example, it can be provided that the measuring beams are emitted by dividing an original beam into the plurality of measuring beams using an optic. The further development has the advantage that the duration of a measuring process can be reduced.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet ist, zumindest zwei der Messstrahlen in dem jeweiligen Messvorgang sequenziell auszugeben. Mit anderen Worten ist die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung dazu eingerichtet, jeweilige Messstrahlen zeitlich hintereinander in dem jeweiligen Messvorgang ausgegeben. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Objekt während eines Messvorgangs abgerastert wird, wobei die einzelnen Messstrahlen nacheinander ausgegeben werden. Die Messvorrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, den Ursprungsstrahl auf einen Spiegel, insbesondere einem MEMS mit einer Anordnung aus mehreren Spiegeln zu leiten und eine Ausrichtung des Spiegels während des Messvorgangs zu verändern, um die einzelnen Messstrahlen entlang der jeweiligen Strahlenverläufe bereitzustellen.A further development of the invention provides that the laser diode measuring beam device is designed to output at least two of the measuring beams sequentially in the respective measuring process. In other words, the laser diode measuring beam device is designed to output respective measuring beams one after the other in the respective measuring process. For example, it can be provided that the object is scanned during a measuring process, with the individual measuring beams being output one after the other. The measuring device can, for example, be designed to direct the original beam onto a mirror, in particular a MEMS with an arrangement of several mirrors, and to change an alignment of the mirror during the measuring process in order to provide the individual measuring beams along the respective beam paths.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messsteuereinrichtung dazu eingerichtet ist, dem vorbestimmten Identifizierungsverfahren eine Intensitätsverteilung der Messmusterfläche auf der Oberfläche des Objektes zu ermitteln. Mit anderen Worten ist die zumindest eine Detektoreinrichtung dazu eingerichtet, zu ermitteln, welche Intensität die vorbestimmte Messmusterfläche an jeweiligen Positionen auf der Oberfläche des Objektes aufweist. Mit anderen Worten ist die Messsteuereinrichtung zur ortsaufgelösten Intensitätserfassung der Messmusterfläche eingerichtet. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Messmusterfläche mehrere Reflexionspunkte aufweist. Die Messsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, die Intensität zu erfassen welche der zumindest eine durch einen jeweiligen Reflexionspunkt reflektierte Messstrahl aufweist. Dadurch kann jedem der Reflexionspunkte die Intensität des jeweiligen reflektierten Messstrahl zugewiesen werden. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Messsteuereinrichtung dazu eingerichtet ist, die Intensitätsverteilung innerhalb eines jeweiligen Reflexionspunkts zu ermitteln. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Reflexionspunkt durch den zumindest einen Messstrahl mit einem vergrößerten Strahlendurchmesser erzeugt ist. Die Messsteuereinrichtung kann somit dazu eingerichtet sein, zu ermitteln, wie die Intensität innerhalb des jeweiligen Reflexionspunktes verteilt ist. Die Messvorrichtung ist dazu eingerichtet, in dem vorbestimmten Identifizierungsverfahren das vorgegebene Referenzierungsmerkmal des Objektes in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Intensitätsmerkmal des vorgegebenen Referenzierungsmerkmals zu identifizieren. Das vorgegebene Intensitätsmerkmal kann beispielsweise eine Eigenschaft beschreiben, welche auf die Intensität des Referenzierungsmerkmals bezogen ist und eine Identifikation des Referenzierungsmerkmals anhand der Intensität ermöglicht. Das vorgegebene Intensitätsmerkmal kann beispielsweise ein Schwellenwert vorgeben, wobei das Referenzierungsmerkmal durch ein unterschreiten oder überschreiten des Schwellenwertes durch die Intensität identifiziert werden kann. Dadurch kann es beispielsweise möglich sein, als Punkte oder Flächen definierte Referenzierungsmerkmale anhand ihres Reflexionsverhaltens zu identifizieren. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Referenzierungsmerkmal eine vorgegebene Fläche umfasst. Diese kann eine Oberflächenbeschaffenheit aufweisen, welche absorbierend wirkt, wodurch Reflexionspunkte innerhalb der vorgegebenen Fläche eine geringere Intensität aufweisen können als Reflexionspunkte die außerhalb der vorgegebenen Fläche angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, die vorgegebene Fläche durch ein unterschreiten der Intensität der jeweiligen Reflexionspunkte zu identifizieren.A further development of the invention provides that the measurement control device is set up to determine an intensity distribution of the measurement pattern area on the surface of the object for the predetermined identification method. In other words, the at least one detector device is set up to determine which intensity the predetermined measurement pattern area has at respective positions on the surface of the object. In other words, the measurement control device is set up for spatially resolved intensity detection of the measurement pattern area. For example, it can be provided that the measurement pattern area has several reflection points. The measurement control device is set up to detect the intensity of the at least one measurement beam reflected by a respective reflection point. As a result, the intensity of the respective reflected measurement beam can be assigned to each of the reflection points. Additionally or alternatively, it can be provided that the measurement control device is set up to determine the intensity distribution within a respective reflection point. This is particularly advantageous if the reflection point is affected by the at least one measurement beam with an enlarged beam diameter. is generated. The measurement control device can thus be set up to determine how the intensity is distributed within the respective reflection point. The measuring device is set up to identify the predetermined reference feature of the object in the predetermined identification method as a function of a predetermined intensity feature of the predetermined reference feature. The predetermined intensity feature can, for example, describe a property that is related to the intensity of the reference feature and enables identification of the reference feature based on the intensity. The predetermined intensity feature can, for example, specify a threshold value, whereby the reference feature can be identified by the intensity falling below or exceeding the threshold value. This can make it possible, for example, to identify reference features defined as points or areas based on their reflection behavior. It can be provided, for example, that the reference feature comprises a predetermined area. This can have a surface texture that has an absorbent effect, whereby reflection points within the predetermined area can have a lower intensity than reflection points that are arranged outside the predetermined area. This makes it possible to identify the given area by falling below the intensity of the respective reflection points.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die mindestens eine Messsteuereinrichtung dazu eingerichtet ist, in dem vorbestimmten Identifizierungsverfahren eine Höhenverteilung der Messmusterfläche zu ermitteln und das vorgegebene Referenzierungsmerkmal des Objektes in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Höhenmerkmal des vorgegebenen Referenzierungsmerkmals zu identifizieren. Mit anderen Worten ist die Messsteuereinrichtung dazu eingerichtet die Höhenverteilung der Messmusterfläche auf der Oberfläche des Objektes zu ermitteln. Die Höhenverteilung der Messmusterfläche kann beispielsweise aus Reflexionspunktekoordinaten der Reflexionspunkte auf der Oberfläche ermittelt werden. Die Messvorrichtung ist dazu eingerichtet, zu Identifizierung des vorgegebenen Referenzierungsmerkmals das vorbestimmte Identifizierungsverfahren unter Einbeziehung der ermittelten Höhenverteilung der Messmusterfläche durchzuführen. Dabei wird das Referenzierungsmerkmal des Objektes in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Höhenmerkmal des Objektes in der Messmusterfläche identifiziert. Es kann vorgesehen sein, dass das vorgegebene Höhenmerkmal einen vorgegebenen Schwellenwert beschreibt, welcher einen Höhenunterschied des Referenzierungsmerkmals zu anderen Bereichen des Objektes beschreibt. Das vorbestimmte Höhenmerkmal kann beispielsweise vorgegeben, dass ein als Referenzierungspunkt vorgesehenes Referenzierungsmerkmal eine maximale Höhe in Bezug auf eine Referenzfläche des Objektes aufweist. Es kann insbesondere vorgesehen sein, einen Apex eines Auges als Referenzmerkmal des Objektes anhand eines charakteristischen Höhenprofils als Höhenmerkmal zu identifizieren.A further development of the invention provides that the at least one measurement control device is set up to determine a height distribution of the measurement pattern surface in the predetermined identification method and to identify the predetermined referencing feature of the object as a function of a predetermined height feature of the predetermined referencing feature. In other words, the measurement control device is set up to determine the height distribution of the measurement pattern area on the surface of the object. The height distribution of the measurement pattern surface can be determined, for example, from reflection point coordinates of the reflection points on the surface. The measuring device is set up to carry out the predetermined identification method, taking into account the determined height distribution of the measuring pattern area, to identify the predetermined referencing feature. The referencing feature of the object is identified in the measurement pattern area depending on the specified height feature of the object. It can be provided that the predetermined height feature describes a predetermined threshold value, which describes a height difference of the referencing feature to other areas of the object. The predetermined height feature can, for example, specify that a referencing feature provided as a referencing point has a maximum height in relation to a reference surface of the object. In particular, it can be provided to identify an apex of an eye as a reference feature of the object using a characteristic height profile as a height feature.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor das das Referenzierungsmerkmal zumindest einen vorgegebenen Referenzierungspunkt des Objektes umfasst. Mit anderen Worten umfasst es sich bei dem Referenzierungsmerkmal um zumindest einen vorgegebenen Referenzierungspunkt. Das Referenzierungsmerkmal kann auch mehrere der Referenzierungspunkte aufweisen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Referenzierungsmerkmal einen oder mehrere zuverlässig durch die Messvorrichtung zu erfassende Referenzierungspunkte aufweisen kann. Die vorgegebenen Referenzierungspunkte können auch dadurch gekennzeichnet sein, dass deren jeweilige Lage in Bezug auf das Objekt genau bekannt ist und relativ unabhängig von Randbedingungen des Messvorgangs auf dem Objekt erfasst werden können. Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Referenzierungsmerkmal zumindest einen Referenzierungspunkt des Objektes umfasst, welcher auf einem relativ starren Bereich des Objektes angeordnet ist. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass davon auszugehen ist, dass sich die Lage des Referenzierungspunktes in Bezug auf das Objekt nicht durch lokale Verformungen des Objektes verändert.A further development of the invention provides that the referencing feature comprises at least one predetermined referencing point of the object. In other words, the referencing feature includes at least one predetermined referencing point. The referencing feature can also have several of the referencing points. For example, it can be provided that the referencing feature can have one or more referencing points that can be reliably detected by the measuring device. The predetermined referencing points can also be characterized in that their respective positions in relation to the object are precisely known and can be detected relatively independently of the boundary conditions of the measuring process on the object. It can be provided that the at least one referencing feature comprises at least one referencing point of the object, which is arranged on a relatively rigid area of the object. This results in the advantage that it can be assumed that the position of the referencing point in relation to the object does not change due to local deformations of the object.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Referenzierungsmerkmal eine vorgegebene Oberflächentopologie der Oberfläche des Objektes umfasst. Mit anderen Worten ist es vorgesehen das die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist die vorbestimmte Oberflächentopologie der Oberfläche des Objektes zu identifizieren und die Lage der Oberflächentopologie zu ermitteln. Es kann, vorgesehen sein, dass das zumindest eine Referenzierungsmerkmal eine charakteristische Vertiefung in einem Höhenprofil des Objektes umfasst. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die Messvorrichtung dazu eingerichtet, die vorgegebene Oberflächentopologie der Oberfläche des Objekts zu erfassen. Dadurch, dass die Reflexionspunktekoordinaten der Reflexionspunkte in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem angegeben sind, ist die Messsteuereinrichtung dazu befähigt, die Oberflächentopologie der Oberfläche des Objekts ebenfalls in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem zu ermitteln. Die zumindest eine Messsteuereinrichtung kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, die jeweiligen Reflexionspunktekoordinaten der Reflexionspunkte in einer Punktwolke anzuordnen und die Reflexionspunkte der Punktwolke nach einem vorbestimmten Verfahren, wie beispielsweise einem Marching-Cubes-Algorithmus miteinander zu verbinden. Die Lageermittlung kann beispielsweise ein Suchen eines Abschnittes der Oberfläche des Objekts umfassen, dessen Oberflächentopologie eine maximalen Übereinstimmung mit der vorgegebenen Oberflächentopologie aufweist. Die Lage der Oberflächentopologie in dem Objekt kann beispielsweise in einem Koordinatensystem des Objekts ermittelt werden.A further development of the invention provides that the referencing feature comprises a predetermined surface topology of the surface of the object. In other words, it is provided that the measuring device is set up to identify the predetermined surface topology of the surface of the object and to determine the position of the surface topology. It can be provided that the at least one referencing feature comprises a characteristic depression in a height profile of the object. In other words, it is provided that the measuring device is set up to detect the predetermined surface topology of the surface of the object. Because the reflection point coordinates of the reflection points are specified in relation to the predetermined reference system, the measurement control device is able to also determine the surface topology of the surface of the object in relation to the predetermined reference system. The at least one measurement control device can, for example, be set up to arrange the respective reflection point coordinates of the reflection points in a point cloud and to assign the reflection points of the point cloud according to a predetermined method, such as a marching cubes algorithm. The position determination can, for example, include searching for a section of the surface of the object whose surface topology has a maximum match with the predetermined surface topology. The position of the surface topology in the object can, for example, be determined in a coordinate system of the object.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, das das zumindest eine Referenzierungsmerkmal ein vorgegebenes Volumenmodell des Objektes umfasst. Mit anderen Worten ist es vorgesehen dass die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist ein vorgegebenes Volumenmodell des Objektes als Referenzierungsmerkmal zu erfassen. Die mindestens eine Messsteuereinrichtung ist dazu eingerichtet, das vorgegebene Volumenmodell des Objektes zu identifizieren und eine Lage der des Volumenmodells des Objektes zu ermitteln.A further development of the invention provides that the at least one reference feature comprises a predetermined volume model of the object. In other words, it is provided that the measuring device is set up to detect a predetermined volume model of the object as a reference feature. The at least one measurement control device is set up to identify the predetermined volume model of the object and to determine a position of the volume model of the object.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die mindestens eine Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, das vorbestimmte Volumenmodell des Objektes in Abhängigkeit von der Oberflächentopologie aus bekannten Volumenmodellen zu ermitteln. Die bekannten Volumenmodelle bekannter Objekte können in der Steuereinrichtung gespeichert sein, oder der Steuereinrichtung bereitgestellt sein. Mit anderen Worten sind der zumindest einen Steuereinrichtung mehrere bekannte Volumenmodelle bereitgestellt, welche Volumina jeweiliger bekannter Objekten beschreiben. Die Steuereinrichtung ist dazu eingerichtet, aus den bereitgestellten Volumenmodellen in Abhängigkeit von der erfassten Oberflächentopologie dasjenige Volumenmodell auszuwählen, welches dem Objekt entspricht. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die erfasste Oberflächentopologie mit den Oberflächen der jeweiligen Volumenmodelle verglichen wird und das Volumenmodell aus den bereitgestellten Volumenmodellen ausgewählt wird, welches eine Oberfläche aufweist, welche die größte Übereinstimmung mit der erfassten Oberflächentopologie aufweist.A further development of the invention provides that the at least one control device is set up to determine the predetermined volume model of the object from known volume models depending on the surface topology. The known volume models of known objects can be stored in the control device or provided to the control device. In other words, the at least one control device is provided with several known volume models which describe volumes of respective known objects. The control device is set up to select the volume model that corresponds to the object from the volume models provided, depending on the detected surface topology. For example, it can be provided that the detected surface topology is compared with the surfaces of the respective volume models and the volume model is selected from the volume models provided which has a surface that has the greatest correspondence with the detected surface topology.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, das vorbestimmte Volumenmodell des Objektes in einem vorbestimmten Vorverfahren zu ermitteln. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung dazu eingerichtet, in dem vorbestimmten Vorverfahren , das Objekt zu untersuchen und das Volumenmodell des Objektes zu generieren. Es kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung dazu eingerichtet ist, in dem vorbestimmten Vorverfahren das Objekt mit einem weiteren Messstrahl oder mehreren weiteren Messstrahlen zu Rastern, um das Volumen des Objektes zu erfassen. Die Messvorrichtung kann basierend auf den Messungen das Volumenmodell des Objektes ermitteln und nach vorbestimmten Kriterien das zumindest eine Referenzierungsmerkmal des Objektes vorgeben. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Volumenmodell von unbekannten oder von Normen abweichenden Objekten erstellt werden kann.A further development of the invention provides that the measuring device is set up to determine the predetermined volume model of the object in a predetermined pre-process. In other words, the measuring device is set up to examine the object in the predetermined pre-process and to generate the volume model of the object. It can be provided that the measuring device is set up to scan the object with a further measuring beam or several further measuring beams in the predetermined pre-process in order to record the volume of the object. The measuring device can determine the volume model of the object based on the measurements and specify the at least one referencing feature of the object according to predetermined criteria. This has the advantage that a volume model of unknown objects or objects that deviate from standards can be created.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung zumindest eine Oberflächenemittereinheit umfasst. Mit anderen Worten ist die Messvorrichtung dazu eingerichtet, Messstrahlen durch die zumindest eine Oberflächenemittereinheit auszusenden. Die Oberflächenemittereinheit ist insbesondere als Halbleiterelement ausgebildet, welches dazu eingerichtet ist, einen Messstrahl senkrecht zur Ebene des Halbleiterelements abzustrahlen. Durch die Weiterbildung der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung platzsparend und günstig bereitgestellt werden kann.A further development of the invention provides that the laser diode measuring beam device comprises at least one surface emitter unit. In other words, the measuring device is set up to emit measuring beams through the at least one surface emitter unit. The surface emitter unit is designed in particular as a semiconductor element, which is designed to emit a measuring beam perpendicular to the plane of the semiconductor element. The further development of the invention results in the advantage that the laser diode measuring beam device can be provided in a space-saving and inexpensive manner.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung zumindest ein Oberflächenemitterarray umfasst. Mit anderen Worten weist die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung zur Ausgabe der Messstrahlen zumindest ein Array auf, welches mehrere der Oberflächenemittereinheiten umfasst. Bei dem Oberflächenemitterarray kann es sich um eine eindimensionale oder zweidimensionale Anordnung von Oberflächenemittereinheiten in einer Ebene handeln. Die Oberflächenemittereinheiten können beispielsweise in einem Schachbrettmuster bereitgestellt sein. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung eine Aussendung mehrerer Messstrahlen ermöglicht ist.A further development of the invention provides that the laser diode measuring beam device comprises at least one surface emitter array. In other words, the laser diode measuring beam device has at least one array for emitting the measuring beams, which comprises several of the surface emitter units. The surface emitter array can be a one-dimensional or two-dimensional arrangement of surface emitter units in a plane. The surface emitter units can be provided in a checkerboard pattern, for example. The further development results in the advantage that the laser diode measuring beam device enables the emission of several measuring beams.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung zur Ausstrahlung des zumindest einen Messstrahls in einem Infrarotspektrum und/oder einem Nah-Infrarotspektrum eingerichtet ist. Mit anderen Worten weisen die Messstrahlen, welche durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung ausgesandt werden, Wellenlängen im Infrarotspektrum und/oder in dem Nah-Infrarotspektrum auf. Die Messstrahlen können somit eine Wellenlänge im Nah-Infrarotspektrum zwischen 780 bis 3000 nm aufweisen, insbesondere im Infrarotspektrum zwischen780 nm bis 1000 nm. Durch die Weiterbildung ergibt sich der Vorteil, dass die Messstrahlen einen Wellenlängenbereich aufweisen, welcher eine geringe Schädigung von Oberflächen bewirkt. Dadurch ist es möglich, die Messvorrichtung auch bei sensiblen Oberflächen, insbesondere biologischen Oberflächen, anzuwenden.A further development of the invention provides that the laser diode measuring beam device is set up to emit the at least one measuring beam in an infrared spectrum and/or a near-infrared spectrum. In other words, the measuring beams that are emitted by the laser diode measuring beam device have wavelengths in the infrared spectrum and/or in the near-infrared spectrum. The measuring beams can therefore have a wavelength in the near-infrared spectrum between 780 to 3000 nm, in particular in the infrared spectrum between 780 nm to 1000 nm. The further development has the advantage that the measuring beams have a wavelength range which causes little damage to surfaces. This makes it possible to use the measuring device even on sensitive surfaces, in particular biological surfaces.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtungen mit mindestens einem Bearbeitungslaser zur Bearbeitung eines Bearbeitungsobjektes und mindestens einer Bearbeitungssteuereinrichtung, wobei die Bearbeitungsvorrichtung zumindest eine Messvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung umfasst.A second aspect of the invention relates to a processing device with at least one Processing laser for processing a processing object and at least one processing control device, wherein the processing device comprises at least one measuring device according to the first aspect of the invention.

Die Bearbeitungsvorrichtungen weist zumindest einen Bearbeitungslaser auf. Der jeweilige Bearbeitungslaser kann dazu ausgebildet sein, ein vordefiniertes Bearbeitungsobjekt zu bearbeiten. Der jeweilige Bearbeitungslaser kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, ein Hornhautvolumen mit vordefinierten Grenzflächen eines menschlichen oder tierischen Auges mittels Photodisruption zumindest teilweise abzutrennen und/oder Hornhautschichten mittels Ablation abzutragen und/oder eine laserinduzierte Brechungsindexänderung in der Hornhaut und/oder der Augenlinse zu bewirken.The processing devices have at least one processing laser. The respective processing laser can be designed to process a predefined processing object. The respective processing laser can, for example, be designed to at least partially separate a corneal volume with predefined interfaces of a human or animal eye by means of photodisruption and/or to remove corneal layers by means of ablation and/or to bring about a laser-induced refractive index change in the cornea and/or the eye lens.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung zum Ermitteln einer Lage eines Objektes mit mindestens einer Steuereinrichtung.A third aspect of the invention relates to a method for operating a measuring device for determining a position of an object with at least one control device.

In dem Verfahren ist es vorgesehen, dass durch zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung der Messvorrichtung, in einem jeweiligen Messvorgang zumindest ein Messstrahl entlang einem vorbestimmten jeweiligen Strahlenverlauf zur Projektion einer vorbestimmten Messmusterfläche auf eine Oberfläche des Objektes ausgeben wird. Durch zumindest eine Detektoreinrichtung der Messvorrichtung, wird in dem jeweiligen Messvorgang zumindest ein reflektierter Messstrahl des zumindest einen Messstrahls erfasst, der an einem jeweiligen Reflexionspunkt des zumindest einen Messstrahls der vorbestimmten Messmusterfläche auf der Oberfläche des Objektes reflektiert wird. Durch die zumindest eine Detektoreinrichtung werden Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunkts in Bezug auf ein vorbestimmte Referenzsystem ermittelt.In the method it is provided that at least one measuring beam is output by at least one laser diode measuring beam device of the measuring device in a respective measuring process along a predetermined respective beam path for projecting a predetermined measuring pattern area onto a surface of the object. In the respective measuring process, at least one reflected measuring beam of the at least one measuring beam is detected by at least one detector device of the measuring device, which is reflected at a respective reflection point of the at least one measuring beam of the predetermined measuring pattern area on the surface of the object. The at least one detector device determines reflection point coordinates of the at least one reflection point with respect to a predetermined reference system.

Durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung der Messvorrichtung wird nach einem vorbestimmten Identifizierungsverfahren mittels dem zumindest einem Reflexionspunkt der vorbestimmten Messmusterfläche auf der Oberfläche des Objektes ein vorbestimmtes Referenzierungsmerkmal des Objektes identifiziert.By means of the at least one measurement control device of the measuring apparatus, a predetermined reference feature of the object is identified according to a predetermined identification method by means of the at least one reflection point of the predetermined measurement pattern area on the surface of the object.

Es ist vorgesehen, dass eine vorgegebene Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Objekt in der mindestens einen Messsteuereinrichtung gespeichert ist. Durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung der Messvorrichtung wird nach einem vorbestimmten Lageermittlungsverfahren eine Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem in Abhängigkeit von den Reflexionspunktekoordinaten des zumindest einen Reflexionspunktes in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem ermittelt.It is provided that a predetermined position of the predetermined referencing feature in relation to the object is stored in the at least one measurement control device. The at least one measurement control device of the measuring device determines a position of the predetermined referencing feature in relation to the predetermined reference system according to a predetermined position determination method as a function of the reflection point coordinates of the at least one reflection point in relation to the predetermined reference system.

Durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung der Messvorrichtung wird aus der Lage des Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem und der Lage des Referenzierungsmerkmals in Bezug auf das Objekt die Lage des Objektes in dem Referenzsystem des jeweiligen Messvorgangs ermittelt.The at least one measurement control device of the measuring apparatus determines the position of the object in the reference system of the respective measuring process from the position of the referencing feature in relation to the predetermined reference system and the position of the referencing feature in relation to the object.

Das jeweilige Verfahren kann zumindest einen zusätzlichen Schritt umfassen, der genau dann ausgeführt wird, wenn ein Anwendungsfall oder eine Anwendungssituation eintritt, die hier nicht explizit beschrieben wurde. Der Schritt kann zum Beispiel die Ausgabe einer Fehlermeldung und/oder die Ausgabe einer Aufforderung zur Eingabe einer Nutzerrückmeldung umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass eine Standardeinstellung und/oder ein vorbestimmter Initialzustand eingestellt wird.The respective method can comprise at least one additional step that is carried out precisely when a use case or application situation occurs that has not been explicitly described here. The step can comprise, for example, the output of an error message and/or the output of a request to enter user feedback. Additionally or alternatively, it can be provided that a standard setting and/or a predetermined initial state is set.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm. Das Computerprogramm umfasst Befehle, die beispielsweise einen Programmcode ausbilden. Der Programmcode kann einen zumindest einen Steuerdatensatz mit den jeweiligen Steuerdaten für den jeweiligen Laser umfassen. Bei Ausführen des Programmcodes mittels eines Computers oder eines Computerverbunds, wird dieser veranlasst, das zuvor beschriebene Verfahren oder zumindest eine Ausführungsform davon auszuführen. Das Computerprogramm kann dazu eingerichtet sein, eine Steuerung einer Messvorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens durch eine Messsteuereinrichtung zu bewirken.A further aspect of the invention relates to a computer program. The computer program comprises instructions which, for example, form a program code. The program code can comprise at least one control data record with the respective control data for the respective laser. When the program code is executed by means of a computer or a computer network, it is caused to carry out the previously described method or at least one embodiment thereof. The computer program can be set up to bring about a control of a measuring device for carrying out a method by means of a measurement control device.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein computerlesbares Medium (Speichermedium), auf dem das vorgenannte Computerprogramm bzw. dessen Befehle gespeichert sind. Zum Ausführen des Computerprogramms kann ein Computer oder ein Computerverbund auf das computerlesbare Medium zugreifen und dessen Inhalt auslesen. Das Speichermedium ist beispielweis als ein Datenspeicher, insbesondere zumindest teilweise als ein flüchtiger oder nicht-flüchtiger Datenspeicher ausgebildet. Ein nicht-flüchtiger Datenspeicher kann ein Flash-Speicher und/oder ein SSD (solid state drive) und/oder eine Festplatte sein. Ein flüchtiger Datenspeicher kann ein RAM (random access memory) sein. Die Befehle können zum Beispiel als Quellcode einer Programmiersprache und/oder als Assembler und/oder als Binärcode vorliegen.A further aspect of the invention relates to a computer-readable medium (storage medium) on which the aforementioned computer program or its instructions are stored. To execute the computer program, a computer or a computer network can access the computer-readable medium and read its contents. The storage medium is designed, for example, as a data storage device, in particular at least partially as a volatile or non-volatile data storage device. A non-volatile data storage device can be a flash memory and/or an SSD (solid state drive) and/or a hard disk. A volatile data storage device can be a RAM (random access memory). The instructions can be present, for example, as source code of a programming language and/or as assembler and/or as binary code.

Weitere Merkmale und Vorteile eines der beschriebenen Aspekte der Erfindung können sich aus den Weiterbildungen eines anderen der Aspekte der Erfindung ergeben. Die Merkmale der Ausführungsformen der Erfindung können somit in beliebiger Kombination miteinander vorliegen, sofern sie nicht explizit als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.Further features and advantages of one of the described aspects of the invention may arise from the further developments of another of the aspects of the invention. The features of the embodiments of the invention can thus be present in any combination with one another, unless they have been explicitly described as mutually exclusive.

Im Folgenden sind zusätzliche Merkmale und Vorteile der Einfindung anhand der Figuren in Form von vorteilhaften Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Merkmale oder Merkmalskombinationen der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele können in beliebiger Kombination miteinander und/oder den Merkmalen der Ausführungsformen vorliegen. Das heißt, die Merkmale der Ausführungsbeispiele können die Merkmale der Ausführungsformen ergänzen und/oder ersetzen und umgekehrt. Es sind somit auch Ausgestaltungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den Ausführungsbeispielen und/oder Ausführungsformen hervorgehen und erzeugbar sind. Somit sind auch Ausgestaltungen als offenbart anzusehen, die nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten Anspruchs aufweisen oder über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen. Zu den Ausführungsbeispielen zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer Bearbeitungsvorrichtung, welche eine Messvorrichtung aufweist;
2 eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung;
3 eine weitere schematische Darstellung einer Messvorrichtung;
4 eine weitere schematische Darstellung einer Messvorrichtung;
5 eine weitere schematische Darstellung einer Messvorrichtung; und
6 eine schematische Darstellung eines Ablaufs eines Verfahrens zum Betreiben einer Messvorrichtung.

Additional features and advantages of the invention are described below using the figures in the form of advantageous exemplary embodiments. The features or combinations of features of the exemplary embodiments described below can be present in any combination with one another and/or the features of the embodiments. That is, the features of the embodiments may complement and/or replace the features of the embodiments and vice versa. Embodiments that are not explicitly shown or explained in the figures, but which emerge from the exemplary embodiments and/or embodiments and can be generated by separate combinations of features are therefore also to be regarded as encompassed and disclosed by the invention. Therefore, configurations that do not have all the features of an originally formulated claim or that go beyond or deviate from the combinations of features set out in the references to the claims are also to be regarded as disclosed. The exemplary embodiments show:

1 a schematic representation of a processing device which has a measuring device;
2 a schematic representation of a measuring device;
3 a further schematic representation of a measuring device;
4 a further schematic representation of a measuring device;
5 a further schematic representation of a measuring device; and
6 a schematic representation of a sequence of a method for operating a measuring device.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Bearbeitungsvorrichtung, welche eine Messvorrichtung aufweist. 1 shows a schematic representation of a processing device which has a measuring device.

1 zeigt eine schematische Darstellung der Bearbeitungsvorrichtung 1, welche eine Bearbeitungslaserstrahlenquelle 2 und eine Bearbeitungssteuereinrichtung 3 aufweisen kann. Die Bearbeitungslaserstrahlenquelle 2 kann dazu eingerichtet sein, einen Bearbeitungslaserstrahl 4 auszugeben, welcher dazu vorgesehen sein kann, eine Oberfläche eines zu bearbeitenden Bearbeitungsobjektes 7 zu bearbeiten. Die Bearbeitungssteuereinrichtung 3 kann dazu eingerichtet sein, die Bearbeitungslaserstrahlenquelle 2 und eine Strahlenablenkvorrichtung 5 sowie eine Fokussiereinrichtung 6 anzusteuern, um den Bearbeitungslaserstrahl 4 auf vorbestimmte Bearbeitungspunkte auf das zu bearbeitende Bearbeitungsobjekt 7 zu fokussieren oder richten. Der Bearbeitungslaserstrahl 4 kann durch die Bearbeitungssteuereinrichtung 3 derart geführt werden, dass ein vorbestimmtes Muster an einer Oberfläche des Bearbeitungsobjektes 7 erzeugt werden kann. Es kann vorgesehen sein, dass zur Bearbeitung des Bearbeitungsobjektes 7 eine vorbestimmte Leistungs- und/oder Energiedichte durch den Bearbeitungslaserstrahl 4 an den Bearbeitungspunkten überschritten werden muss, um beispielsweise ein Schmelzen und/oder einen optischen Durchbruch in dem Bearbeitungsobjekt 7 zu bewirken. Aus diesem Grund kann es erforderlich sein, dass das Bearbeitungsobjekt 7 während der Bearbeitung in einer vorbestimmten konstanten Lage verbleibt. Dadurch kann beispielsweise sichergestellt sein, dass der Bearbeitungslaserstrahl 4 auf die vorbestimmte Tiefe fokussiert ist und dass ein Abdriften des Bearbeitungsobjektes 7 während der Bearbeitung vermieden wird und somit eine Verzerrung des Musters verhindert werden kann. 1 shows a schematic representation of the processing device 1, which can have a processing laser beam source 2 and a processing control device 3. The processing laser beam source 2 can be set up to output a processing laser beam 4, which can be intended to process a surface of a processing object 7 to be processed. The processing control device 3 can be set up to control the processing laser beam source 2 and a beam deflection device 5 as well as a focusing device 6 in order to focus or direct the processing laser beam 4 to predetermined processing points on the processing object 7 to be processed. The processing laser beam 4 can be guided by the processing control device 3 such that a predetermined pattern can be generated on a surface of the processing object 7. It can be provided that in order to process the processing object 7, a predetermined power and/or energy density must be exceeded by the processing laser beam 4 at the processing points, for example in order to cause melting and/or an optical breakthrough in the processing object 7. For this reason, it may be necessary for the processing object 7 to remain in a predetermined constant position during processing. This can, for example, ensure that the processing laser beam 4 is focused on the predetermined depth and that the processing object 7 is prevented from drifting during processing and thus distortion of the pattern can be prevented.

Zur Fixierung des Bearbeitungsobjektes 7 kann es erforderlich sein, ein als Kontaktelement ausgebildetes Objekt 8 bereitzustellen, welches dazu vorgesehen sein kann, das Bearbeitungsobjekt 7 in der vorbestimmten Lage zu fixieren. Während des Heranführens des Objekts 8 an das Bearbeitungsobjekt 7 oder während der Bearbeitung des Bearbeitungsobjektes 7 kann es erforderlich sein, eine genaue Objektlage 9 des Objekts 8 zu ermitteln. Das Objekt 8 kann derart beschaffen sein, dass es für den Bearbeitungslaser 4 zumindest teiltransparent ist, so dass der Bearbeitungslaser 4 durch das Objekt 8 auf das Bearbeitungsobjekt 7 geführt werden kann. Um die Ermittlung der Objektlage 9 des Objekts 8 in einem vorbestimmten Referenzsystem R1 zu ermöglichen, welches beispielsweise auf die Bearbeitungsvorrichtung 1 bezogen sein kann, kann die Bearbeitungsvorrichtung 1 eine Messvorrichtung 10 aufweisen.To fix the processing object 7, it may be necessary to provide an object 8 designed as a contact element, which can be intended to fix the processing object 7 in the predetermined position. While the object 8 is being brought closer to the processing object 7 or while the processing object 7 is being processed, it may be necessary to determine an exact object position 9 of the object 8. The object 8 can be designed in such a way that it is at least partially transparent to the processing laser 4, so that the processing laser 4 can be guided through the object 8 to the processing object 7. In order to enable the determination of the object position 9 of the object 8 in a predetermined reference system R1, which can be related to the processing device 1, for example, the processing device 1 can have a measuring device 10.

Die Messvorrichtung 10 kann zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 aufweisen, welche durch eine Messsteuereinrichtung 12 der Messvorrichtung 10 betrieben werden kann. Die Messvorrichtung 10 kann auch zumindest eine Detektoreinrichtung 13 aufweisen. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 kann dazu eingerichtet sein, den zumindest einen Messstrahl 14 während eines Messvorgangs entlang eines vorbestimmten jeweiligen Strahlenverlaufs auszugeben. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 kann dazu eingerichtet sein, mehrere der Messstrahlen 14 entlang jeweiliger Strahlenverläufe auszugeben. Die Strahlenverläufe der Messstrahlen 14 können dabei vorbestimmte geometrische Relationen zueinander aufweisen, so dass sie in einem vorbestimmten geometrischen Messmuster angeordnet sein können, um eine vorbestimmte Messmusterfläche 29 auf die Oberfläche des Objektes 8 zu projizieren. Es kann vorgesehen sein, dass die Aussendung der Messstrahlen 14 durch die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 derart erfolgen kann, dass keine Anpassung eines Fokus der jeweiligen Messstrahlen 14 erfolgt. Die Messtrahlen können jeweils kollimierte Messtrahlen 14 sein. Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, reflektierte Messstrahlen 15 zu erfassen, welche an Reflexionspunkten 16 auf der Oberfläche des Objekts 8 reflektiert wurden. Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, für zumindest einige der Reflexionspunkte 16 auf der Oberfläche des Objekts 8 jeweilige Reflexionspunktekoordinaten 17 zu erfassen. Die Reflexionspunkte 16 können dabei auf der Eintrittsfläche 18, welche dem Bearbeitungslaser zugewandt sein kann, oder der Kontaktfläche 19 angeordnet sein, welche dem Bearbeitungsobjekt 7 zugewandt sein kann. Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, die Reflexionspunktekoordinaten 17 der Reflexionspunkte 16 der Messsteuereinrichtung 12 bereitzustellen.The measuring device 10 can have at least one laser diode measuring beam device 11, which can be operated by a measurement control device 12 of the measuring device 10. The measuring device 10 can also have at least one detector device 13. The laser diode measuring beam device 11 can be set up to output the at least one measuring beam 14 along a predetermined respective beam path during a measuring process. The lasers Diode measuring beam device 11 can be set up to output several of the measuring beams 14 along respective beam paths. The beam paths of the measuring beams 14 can have predetermined geometric relationships to one another, so that they can be arranged in a predetermined geometric measuring pattern in order to project a predetermined measuring pattern area 29 onto the surface of the object 8. It can be provided that the emission of the measuring beams 14 by the laser diode measuring beam device 11 can take place in such a way that no adjustment of a focus of the respective measuring beams 14 takes place. The measuring beams can each be collimated measuring beams 14. The detector device 13 can be set up to detect reflected measuring beams 15 which were reflected at reflection points 16 on the surface of the object 8. The detector device 13 can be set up to detect respective reflection point coordinates 17 for at least some of the reflection points 16 on the surface of the object 8. The reflection points 16 can be arranged on the entrance surface 18, which can face the processing laser, or on the contact surface 19, which can face the processing object 7. The detector device 13 can be set up to provide the reflection point coordinates 17 of the reflection points 16 to the measurement control device 12.

Die Messsteuereinrichtung 12 kann dazu eingerichtet sein, eine Lage des Objekts in einem vorbestimmten Referenzsystem R1 anhand zumindest eines vorgegebenen Referenzierungsmerkmals 32 des Objektes 8 zu ermitteln, dessen Lage in Bezug auf das Objekt 8, beispielsweise in einem Bezugssystem R2 des Objektes 8 in der Messsteuereinrichtung 12 gespeichert sein kann. Das zumindest eine Referenzierungsmerkmal 32 kann beispielsweise ein Volumenmodell 21 des Objekts, eine Oberflächentopologie 20 des Objektes und/oder einen Referenzpunkt des Objektes 8 umfassen.The measurement control device 12 can be set up to determine a position of the object in a predetermined reference system R1 based on at least one predetermined referencing feature 32 of the object 8, the position of which in relation to the object 8, for example in a reference system R2 of the object 8, can be stored in the measurement control device 12. The at least one referencing feature 32 can, for example, comprise a volume model 21 of the object, a surface topology 20 of the object and/or a reference point of the object 8.

Die Messsteuereinrichtung 12 kann dazu eingerichtet sein, aus den Reflexionspunktekoordinaten 17 eine Oberflächentopologie 20 der Oberfläche zu ermitteln. Die Messsteuereinrichtung kann hierzu eingerichtet sein, die Reflexionspunkte 16 an jeweiligen Reflexionspunktekoordinaten 17 in einer Punktwolke anzuordnen und nach einem vorbestimmten Verfahren miteinander zu verbinden, um so die Oberfläche rekonstruieren zu können. Die Reflexionspunktekoordinaten 17 können in dem Referenzsystem R1 beschrieben sein. Dadurch kann es möglich sein, dass die Messsteuereinrichtung 12 dazu eingerichtet ist, die Oberflächentopologie 20 ebenfalls in dem Referenzsystem zu beschreiben. Somit kann eine Lage der Eintrittsfläche 18 oder der Kontaktfläche 19 in dem Referenzsystem R1 ermittelt werden. Die Ermittlung der Objektlage 9 des Objekts 8 in dem Referenzsystem kann durch die Messsteuereinrichtung 12 erfolgen, indem der Messsteuereinrichtung 12 ein Volumenmodell 21 des Objekts 8 bereitgestellt ist, welches das Volumen des Kontaktelements 8 beschreiben kann. Die Messsteuereinrichtung 12 kann dazu eingerichtet sein, die erfasste Oberflächentopologie 20 in dem Volumenmodell 21 zu identifizieren und zu lokalisieren. Dadurch ist es möglich, eine Lage der Oberflächentopologie in Bezug auf das Volumenmodell 21 zu ermitteln. Die Oberflächentopologie 20 kann in dem Volumenmodell 21 beispielsweise über eine Ermittlung einer maximalen Übereinstimmung der erfassten Oberflächentopologie 20 mit einer lokalen Topologie des Volumenmodells 21 erfolgen. Es kann vorgesehen sein, dass das Volumenmodell 21, welches dem Kontaktelement 8 entspricht, vorab vorgegeben ist. Alternativ kann es vorgesehen sein, dass der Messsteuereinrichtung 12 mehrere bekannte Volumenmodelle 22 bereitgestellt sind, welche jeweiligen Objekten 8 zugeordnet sein können. Die Objekte 8 und die bekannten Volumenmodelle 22 können sich voneinander in ihrer Geometrie unterscheiden. Die Messsteuereinrichtung 12 kann in einem ersten Schritt eine Übereinstimmung der erfassten Oberflächentopologie 20 mit der Topologie der jeweiligen bekannten Volumenmodelle 22 vergleichen und bei einer Übereinstimmung das jeweilige bekannte Volumenmodell 22 als das ausgewählte Volumenmodell 21 als Referenzierungsmerkmals 32 des Objektes 8 auszuwählen. Dadurch dass die Lage der Oberflächentopologie 20 in dem Referenzsystem R1 bekannt ist sowie die Lage der Oberflächentopologie 20 in dem Volumenmodell 21 in dem System des Objektes R2, ist es möglich, die Objektlage 9 des Volumenmodells mit dem Referenzsystem abzuleiten. Da das Volumenmodell 21 das Volumen des Objekts 8 beschreibt, kann somit die Objektlage 9 des Objekts 8 in dem Referenzsystem R1 ermittelt werden.The measurement control device 12 can be set up to determine a surface topology 20 of the surface from the reflection point coordinates 17. The measurement control device can be set up to arrange the reflection points 16 at respective reflection point coordinates 17 in a point cloud and to connect them to one another according to a predetermined method in order to be able to reconstruct the surface. The reflection point coordinates 17 can be described in the reference system R1. This makes it possible for the measurement control device 12 to be set up to also describe the surface topology 20 in the reference system. A position of the entry surface 18 or the contact surface 19 can thus be determined in the reference system R1. The determination of the object position 9 of the object 8 in the reference system can be carried out by the measurement control device 12 by providing the measurement control device 12 with a volume model 21 of the object 8, which can describe the volume of the contact element 8. The measurement control device 12 can be set up to identify and localize the detected surface topology 20 in the volume model 21. This makes it possible to determine a position of the surface topology in relation to the volume model 21. The surface topology 20 can be done in the volume model 21, for example, by determining a maximum match of the detected surface topology 20 with a local topology of the volume model 21. It can be provided that the volume model 21, which corresponds to the contact element 8, is specified in advance. Alternatively, it can be provided that the measurement control device 12 is provided with several known volume models 22, which can be assigned to respective objects 8. The objects 8 and the known volume models 22 can differ from one another in their geometry. In a first step, the measurement control device 12 can compare a match of the detected surface topology 20 with the topology of the respective known volume models 22 and, if there is a match, select the respective known volume model 22 as the selected volume model 21 as a referencing feature 32 of the object 8. Because the position of the surface topology 20 in the reference system R1 is known and the position of the surface topology 20 in the volume model 21 in the system of the object R2, it is possible to derive the object position 9 of the volume model with the reference system. Since the volume model 21 describes the volume of the object 8, the object position 9 of the object 8 can thus be determined in the reference system R1.

Die Bearbeitungsvorrichtung 1 kann dazu eingerichtet sein, den Bearbeitungslaser 4 in Abhängigkeit von der ermittelten Objektlage 9 des Objekts 8 auszugeben und/oder das Objekt 8 mittels einer Halteeinrichtung 23 in eine gewünschte Lage zu verschieben.The processing device 1 can be set up to output the processing laser 4 depending on the determined object position 9 of the object 8 and/or to move the object 8 into a desired position by means of a holding device 23.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung. 2 shows a schematic representation of a measuring device.

Es kann vorgesehen sein, dass die Messmusterfläche 29 durch den zumindest einen Messstrahl 14 auf die Oberfläche des Objektes 8 projiziert werden soll, wobei es vorgesehen sein kann, dass der Messstrahl 14 einen vorbestimmten Strahlendurchmesser 31 aufweisen soll, um durch die Messstrahl 14 eine Fläche auf der Oberfläche des Objektes 8 abzubilden. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 kann ein Weitungselement 30 aufweisen, welches dazu eingerichtet sein kann, den Messstrahl 14 auf den vorgegebenen Strahlendurchmesser 31 zu weiten. Die Messvorrichtung 10 kann als Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 eine Oberflächenemittereinheit 25 aufweisen, welche dazu eingerichtet sein kann, den zumindest einen Messstrahl 14 auszusenden. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 dazu eingerichtet sein, den durch die Oberflächenemittereinheit 25 ausgesandten Messstrahl 14 durch das Weitungselement 30 zu leiten, um vorgegebenen Strahlendurchmesser 31 bereitzustellen. Es kann beispielsweise ein Ursprungsstrahl 28 aus der Oberflächenemittereinheit 25 auf das Weitungselement 30 geführt werden. Der Strahlendurchmesser 31 kann beispielsweise auf einen Wert von 4 mm geweitet werden, wodurch die durch den zumindest einen Messstrahl 14 gebildete Messmusterfläche 29 eine vorbestimmte Größe aufweisen kann.It can be provided that the measurement pattern area 29 is to be projected onto the surface of the object 8 by the at least one measurement beam 14, wherein it can be provided that the measurement beam 14 is to have a predetermined beam diameter 31 in order to image an area on the surface of the object 8 by the measurement beam 14. The laser diode measurement beam device 11 can be a Expansion element 30, which can be configured to expand the measuring beam 14 to the predetermined beam diameter 31. The measuring device 10 can have a surface emitter unit 25 as a laser diode measuring beam device 11, which can be configured to emit the at least one measuring beam 14. The laser diode measuring beam device 11 can be configured to guide the measuring beam 14 emitted by the surface emitter unit 25 through the expansion element 30 in order to provide a predetermined beam diameter 31. For example, an original beam 28 from the surface emitter unit 25 can be guided to the expansion element 30. The beam diameter 31 can be expanded, for example, to a value of 4 mm, as a result of which the measuring pattern area 29 formed by the at least one measuring beam 14 can have a predetermined size.

Der geweitete Messstrahl 14 kann eine kontinuierliche Messmusterfläche 29 auf der Oberfläche des Objektes 8 abbilden. Der Messstrahl 14 kann die Messmusterfläche 29 auf der Eintrittsfläche 18 und/oder der Kontaktfläche 19 des Objekts 8 abbilden. Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, mehrere Reflexionspunkte 16 welche durch den zumindest einen Messstrahl 14 auf der Oberfläche des Objekts 8 auf der Eintrittsfläche 18 und/oder der Kontaktfläche 19 des Objekts 8 gebildet werden, zu erfassen. Dabei wird an einem jeweiligen der Reflexionspunkte 16 ein jeweiliger reflektierter Messstrahl 15 ausgesandt. Ein jeweiliger der reflektierten Messstrahlen 15 kann eine jeweilige Intensität aufweisen. Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, die Intensität des jeweiligen reflektierten Messstrahls 15 zu ermitteln. Die Intensität kann beispielsweise von einer Intensität des geweiteten Messstrahls 14 abhängen, der an dem jeweiligen Reflexionspunkt 16 reflektiert wurde. Es kann beispielsweise der Fall sein, dass der Messstrahl 14 in einem Zentrum eine maximale Intensität aufweist und dass die Intensität des Messstrahls 14 zum Rand des Messstrahls 14 abnimmt. Die Intensität des reflektierten Messstrahls 15 kann auch durch einen Winkel der Oberfläche beeinflusst sein oder durch ein lokales Reflexionsvermögen der Oberfläche des Objektes 8.The widened measuring beam 14 can image a continuous measuring pattern area 29 on the surface of the object 8. The measuring beam 14 can image the measuring pattern area 29 on the entry surface 18 and/or the contact surface 19 of the object 8. The detector device 13 can be set up to detect a plurality of reflection points 16 which are formed by the at least one measuring beam 14 on the surface of the object 8 on the entry surface 18 and/or the contact surface 19 of the object 8. In this case, a respective reflected measuring beam 15 is emitted at a respective one of the reflection points 16. A respective one of the reflected measuring beams 15 can have a respective intensity. The detector device 13 can be set up to determine the intensity of the respective reflected measuring beam 15. The intensity can depend, for example, on an intensity of the widened measuring beam 14 that was reflected at the respective reflection point 16. It may be the case, for example, that the measuring beam 14 has a maximum intensity in a center and that the intensity of the measuring beam 14 decreases towards the edge of the measuring beam 14. The intensity of the reflected measuring beam 15 can also be influenced by an angle of the surface or by a local reflectivity of the surface of the object 8.

Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, jeweilige Reflexionspunkte 16 in der Messmusterfläche 29 auf der Oberfläche des Objektes 8, insbesondere auf der Eintrittsfläche 18 und/oder der Kontaktfläche 19 des Objekts 8 zu erfassen und deren Reflexionspunktekoordinaten 17 sowie deren jeweilige Intensität zu ermitteln. Aufgrund des kontinuierlichen Messmusters kann die Messmusterfläche 29 unendlich viele Reflexionspunkte 16 aufweisen. Die Detektoreinrichtung 13 kann aus diesem Grund Reflexionspunkte 16 nach einem vorbestimmten Kriterium auswählen. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Reflexionen, welche vorbestimmte Abstände zueinander aufweisen als Reflexionspunkte 16 erfasst werden. Aus den jeweiligen Reflexionspunktekoordinaten 17 der Reflexionspunkte 16 kann die Detektoreinrichtung 13 ein Höhenprofil der Oberfläche des Objektes 8 ermitteln. The detector device 13 can be set up to detect respective reflection points 16 in the measurement pattern surface 29 on the surface of the object 8, in particular on the entrance surface 18 and/or the contact surface 19 of the object 8, and to determine their reflection point coordinates 17 and their respective intensity. Due to the continuous measurement pattern, the measurement pattern surface 29 can have an infinite number of reflection points 16. For this reason, the detector device 13 can select reflection points 16 according to a predetermined criterion. For example, it can be provided that reflections which are at predetermined distances from one another are recorded as reflection points 16. The detector device 13 can determine a height profile of the surface of the object 8 from the respective reflection point coordinates 17 of the reflection points 16.

Aus den jeweiligen Intensitäten kann die Detektoreinrichtung 13 eine Intensitätsverteilung der Messmusterfläche 29 auf der Oberfläche des Objektes 8 ermitteln. Die Detektoreinrichtung 13 kann dazu eingerichtet sein, das Referenzierungsmerkmal 32 anhand der Reflexionspunkte 16 zu identifizieren. Das Referenzierungsmerkmal 32 kann beispielsweise eine vorbestimmte Oberflächentopologie 20 des Objekts 8 umfassen und/oder einen vorbestimmten Referenzpunkt des Objektes 8. Das Referenzierungsmerkmal 32 kann beispielsweise ein Höhenmerkmal und ein Intensitätsmerkmal aufweisen, durch welches die Detektoreinrichtung 13 das Referenzierungsmerkmal 32 beispielsweise in dem Höhenprofil oder der Intensitätsverteilung identifizieren kann. In der gezeigten Figur kann das Referenzierungsmerkmal 32 einen Referenzierungspunkt umfassen, welcher an einem Höhepunkt der Kontakfläche 19 angeordnet sein kann. Der Höhepunkt kann den Referenzierungspunkt kennzeichnen, welcher bei einer Anordnung des Objekts 8 an dem Bearbeitungsobjektbeispielsweise einem Apex des Bearbeitungsobjekts 7 gegenüberliegend sein kann. In der Messsteuereinrichtung 12 kann die Lage des Referenzierungsmerkmals 32 in Bezug auf das Objekt 8 in dem System R2 gespeichert sein. Der Referenzierungsmerkmal 32 kann beispielsweise das Höhenmerkmal aufweisen dass dieser ein tiefster Punkt einer Einwölbung der Kontaktfläche 19 in das Objekt 8 ist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Detektoreinrichtung 13 einen Höhenverlauf der Oberfläche auswerten kann, um das Referenzierungsmerkmal 32 zu identifizieren. Aus den Reflexionspunktekoordinaten 17 der jeweiligen Reflexionspunkte 16 kann die Detektoreinrichtung 13 die Lage des Referenzierungsmerkmals 32 in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem R ermitteln. Aus der Lage des Referenzierungsmerkmals 32 in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem R1 und aus der in der Messsteuereinrichtung 12 gespeicherten Lage des Referenzierungsmerkmals 32 in Bezug auf das Objekt 8 in dem System R2 kann die Messsteuereinrichtung 12 die Lage des Objekts 8 in dem Referenzsystem R1 ermitteln.From the respective intensities, the detector device 13 can determine an intensity distribution of the measurement pattern surface 29 on the surface of the object 8. The detector device 13 can be set up to identify the referencing feature 32 based on the reflection points 16. The referencing feature 32 can, for example, include a predetermined surface topology 20 of the object 8 and/or a predetermined reference point of the object 8. The referencing feature 32 can, for example, have a height feature and an intensity feature, through which the detector device 13 detects the referencing feature 32, for example in the height profile or the intensity distribution can identify. In the figure shown, the referencing feature 32 can include a referencing point, which can be arranged at a high point of the contact surface 19. The high point can identify the referencing point, which can be opposite, for example, an apex of the processing object 7 when the object 8 is arranged on the processing object. The position of the referencing feature 32 in relation to the object 8 can be stored in the system R2 in the measurement control device 12. The referencing feature 32 can, for example, have the height feature that it is a lowest point of a curvature of the contact surface 19 into the object 8. For example, it can be provided that the detector device 13 can evaluate a height profile of the surface in order to identify the referencing feature 32. From the reflection point coordinates 17 of the respective reflection points 16, the detector device 13 can determine the position of the referencing feature 32 in relation to the predetermined reference system R. From the position of the referencing feature 32 in relation to the predetermined reference system R1 and from the position of the referencing feature 32 stored in the measurement control device 12 in relation to the object 8 in the system R2, the measurement control device 12 can determine the position of the object 8 in the reference system R1.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Messvorrichtung. 3 shows a schematic representation of a measuring device.

Die Messvorrichtung 10 kann als Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 ein Oberflächenemitterarray 24 aufweisen, welches mehrere Oberflächenemittereinheiten 25 aufweisen kann, die in einem vorbestimmten Muster eindimensional oder zweidimensional angeordnet sein können. Die Detektoreinrichtung 13 kann kombiniert in der Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 angeordnet sein und mehrere Detektoreinheiten 26 aufweisen, die ebenfalls in einem vorbestimmten Muster angeordnet sein können. Die Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 kann dazu eingerichtet sein, mittels der Oberflächenemittereinheiten 25 jeweilige Messstrahlen 14 auszusenden, welche in dem vorbestimmten Muster zueinander angeordnet sind. Das vorbestimmte Muster kann beispielsweise mittels Abständen und/oder Winkeln zwischen den einzelnen Messstrahlen 14 definiert sein. Die Messstrahlen 14 können auf das Objekt 8 geführt werden und beispielsweise auf die Eintrittsfläche 18 des Objekts 8 gerichtet sein. Die Messstrahlen 14 können an jeweiligen Reflexionspunkten 16 reflektiert werden und als reflektierte Messstrahlen 15 zurückgesandt werden. Die reflektierten Messstrahlen 15 können durch die Detektoreinheiten 26 der Detektoreinrichtung 13 erfasst werden. Die Messstrahlen 14 können in einem jeweiligen Messzyklus gepulst ausgegeben werden, so dass ein Aussendezeitpunkt der Messstrahlen 14 durch die jeweiligen Oberflächenemittereinheiten 25 bekannt ist. Die Detektoreinheiten 26 der Detektoreinrichtung 13 können dazu eingerichtet sein, die reflektierten Pulse zu erfassen und die Erfassungszeitpunkte der reflektierten Pulse zu messen. Dadurch kann die Messvorrichtung 10 dazu eingerichtet sein, eine Laufzeit des Messstrahls 14 zu dem Reflexionspunkt 16 und von dem Reflexionspunkt 16 zur Detektoreinheit 26 zu ermitteln. Unter Berücksichtigung der Lichtgeschwindigkeit kann somit eine Weglänge des Pulses ermittelt werden. Bei einer bekannten Richtung der erfassten reflektierten Messstrahlen 15 ist es somit möglich, dreidimensionale Reflexionspunktekoordinaten 17 der jeweiligen Reflexionspunkte 16 zu ermitteln. Die Reflexionspunktekoordinaten 17 können der Messsteuereinrichtung 12 bereitgestellt werden, welche daraus die Oberflächentopologie 20 des Objekts 8 rekonstruieren kann. Die Oberflächentopologie 20 kann beispielsweise eine allgemeine Ausrichtung der Eintrittsfläche 18 und/oder Unebenheiten der Eintrittsfläche 18 umfassen. Alternativ dazu kann es auch vorgesehen sein, dass die Messstrahlen 14 moduliert ausgegeben werden, beispielsweise mittels eines so genannten Chirpings, wobei keine gepulste Ausgabe der Messstrahlen 14 erfolgt, sondern eine kontinuierliche, wobei der Messstrahl 14 über die Zeit vorbestimmt moduliert wird. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, eine Frequenz des Messstrahls 14 zu modulieren und durch eine Überlagerung einer Frequenz eines ausgesandten Messstrahls 14 mit einer Frequenz eines erfassten reflektierten Messstrahls 15 die Zeit und somit die Weglänge des Messstrahls 14 und des reflektierten Messstrahls 15 zu ermitteln. Es kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung 10 in einem so genannten Flash Lidar-Verfahren arbeitet, wobei die Messstrahlen 14 zeitgleich ausgesandt werden und die Ankunftszeitpunkte der jeweiligen reflektierten Messstrahlen 15 durch die Detektoreinrichtung 13 zu den jeweiligen Zeitpunkten erfasst wird. Dadurch ist es möglich, eine zeitgleiche Messung durchzuführen im Gegensatz zu einer gerasterten Messung, bei der ein ausgesandter Messstrahl 14 entlang mehrerer Richtungen sequentiell geführt wird.The measuring device 10 can comprise a surface emitter array 24 as a laser diode measuring beam device 11, which can comprise a plurality of surface emitter units 25, which are arranged in a predetermined pattern can be arranged one-dimensionally or two-dimensionally. The detector device 13 can be arranged in combination in the laser diode measuring beam device 11 and have a plurality of detector units 26, which can also be arranged in a predetermined pattern. The laser diode measuring beam device 11 can be set up to emit respective measuring beams 14 by means of the surface emitter units 25, which are arranged in the predetermined pattern relative to one another. The predetermined pattern can be defined, for example, by means of distances and/or angles between the individual measuring beams 14. The measuring beams 14 can be guided onto the object 8 and, for example, directed onto the entrance surface 18 of the object 8. The measuring beams 14 can be reflected at respective reflection points 16 and sent back as reflected measuring beams 15. The reflected measuring beams 15 can be detected by the detector units 26 of the detector device 13. The measuring beams 14 can be emitted in a pulsed manner in a respective measuring cycle, so that an emission time of the measuring beams 14 by the respective surface emitter units 25 is known. The detector units 26 of the detector device 13 can be set up to detect the reflected pulses and to measure the detection times of the reflected pulses. As a result, the measuring device 10 can be set up to determine a travel time of the measuring beam 14 to the reflection point 16 and from the reflection point 16 to the detector unit 26. Taking the speed of light into account, a path length of the pulse can thus be determined. With a known direction of the detected reflected measuring beams 15, it is thus possible to determine three-dimensional reflection point coordinates 17 of the respective reflection points 16. The reflection point coordinates 17 can be provided to the measurement control device 12, which can use them to reconstruct the surface topology 20 of the object 8. The surface topology 20 can, for example, include a general alignment of the entry surface 18 and/or unevenness of the entry surface 18. Alternatively, it can also be provided that the measuring beams 14 are output in a modulated manner, for example by means of what is known as chirping, in which case there is no pulsed output of the measuring beams 14, but rather a continuous output, with the measuring beam 14 being modulated in a predetermined manner over time. For example, it can be provided to modulate a frequency of the measuring beam 14 and to determine the time and thus the path length of the measuring beam 14 and the reflected measuring beam 15 by superimposing a frequency of an emitted measuring beam 14 with a frequency of a detected reflected measuring beam 15. It can be provided that the measuring device 10 works in a so-called flash lidar method, in which the measuring beams 14 are emitted at the same time and the arrival times of the respective reflected measuring beams 15 are detected by the detector device 13 at the respective times. This makes it possible to carry out a simultaneous measurement in contrast to a rasterized measurement in which an emitted measuring beam 14 is guided sequentially along several directions.

4 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Messvorrichtung. 4 shows another schematic representation of a measuring device.

Die gezeigte Messvorrichtung 10 kann örtlich voneinander getrennte Laserdiodenmessstrahleneinrichtungen 11 und Detektoreinrichtungen 13 aufweisen. Es kann möglich sein, dass mehrere der Detektoreinrichtungen 13 bereitgestellt werden, welche jeweilige Reflexionspunktekoordinaten 17 von zumindest einigen der Reflexionspunkte 16 erfassen. Die Reflexionspunktekoordinaten 17 können dann durch die Messsteuereinrichtung 12 zu einer Oberflächentopologie 20 zusammengeführt werden.The measuring device 10 shown can have laser diode measuring beam devices 11 and detector devices 13 that are locally separated from one another. It may be possible for several of the detector devices 13 to be provided, which detect respective reflection point coordinates 17 of at least some of the reflection points 16. The reflection point coordinates 17 can then be combined into a surface topology 20 by the measurement control device 12.

5 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Messvorrichtung 10. 5 shows a further schematic representation of a measuring device 10.

Die Messvorrichtung 10 kann eine Umlenkeinheit 27 aufweisen, wobei es sich beispielsweise um einen Spiegel handeln kann, der einen bereitgestellten Ursprungslaserstrahl 28 zu unterschiedlichen Zeitpunkten in unterschiedliche Richtungen spiegeln kann, so dass die jeweiligen Messstrahlen 14 entlang der jeweiligen Strahlenverläufe bereitgestellt werden können. In diesem Fall kann ein sequentielles Abrastern der Oberfläche des Objekts 8 erfolgen. Die Detektoreinrichtung 13 kann in diesem Fall ebenfalls ortsauflösend sein, es kann jedoch auch möglich sein, dass die Detektoreinrichtung 13 lediglich zur Erfassung einer Laufzeit der jeweiligen Messtrahlen 14,15 eingerichtet sein kann.The measuring device 10 can have a deflection unit 27, which can be, for example, a mirror that can reflect a provided original laser beam 28 in different directions at different times, so that the respective measuring beams 14 can be provided along the respective beam paths. In this case, the surface of the object 8 can be scanned sequentially. In this case, the detector device 13 can also be spatially resolving, but it can also be possible for the detector device 13 to be set up only to detect a transit time of the respective measuring beams 14, 15.

6 zeigt eine schematische Darstellung eines möglichen Ablaufs eines Verfahrens zum Betreiben einer Messvorrichtung. 6 shows a schematic representation of a possible sequence of a method for operating a measuring device.

Das Verfahren kann zum Ermitteln einer Objektlage 9 eines Objektes 8 vorgesehen sein.The method can be provided for determining an object position 9 of an object 8.

In einem Schritt S1 kann durch zumindest eine Laserdiodenmessstrahleneinrichtung 11 der Messvorrichtung 10 , in einem jeweiligen Messvorgang zumindest ein Messstrahl 14 entlang einem vorbestimmten jeweiligen Strahlenverlauf zur Projektion einer vorbestimmten Messmusterfläche 29 auf eine Oberfläche des Objektes 8 ausgeben werden.In a step S1, at least one measuring beam 14 can be output in a respective measuring process by at least one laser diode measuring beam device 11 of the measuring device 10 along a predetermined respective beam path for projecting a predetermined measuring pattern area 29 onto a surface of the object 8.

In einem Schritt S2 kann durch zumindest eine Detektoreinrichtung 13 der Messvorrichtung 10, in dem jeweiligen Messvorgang zumindest ein reflektierter Messstrahl 14 des zumindest einen Messstrahls 14 erfasst werden, der an einem jeweiligen Reflexionspunkt 16 des zumindest einen Messstrahls 14 der vorbestimmten Messmusterfläche 29 auf der Oberfläche des Objektes 8 reflektiert wird, und Reflexionspunktekoordinaten 17 des zumindest einen Reflexionspunkts 16 in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem R1 ermittelt werden.In a step S2, at least one detector device 13 of the measuring device 10 can be used in the respective measuring process reflected measuring beam 14 of the at least one measuring beam 14 can be detected, which is reflected at a respective reflection point 16 of the at least one measuring beam 14 of the predetermined measuring pattern surface 29 on the surface of the object 8, and reflection point coordinates 17 of the at least one reflection point 16 with respect to the predetermined reference system R1 be determined.

In einem Schritt S3 kann durch die zumindest eine Detektoreinrichtung 13 der Messvorrichtung 10, nach einem vorbestimmten Identifizierungsverfahren mittels dem zumindest einem Reflexionspunkt 16 der vorbestimmten Messmusterfläche 29 auf der Oberfläche des Objektes 8 des jeweiligen Messvorgangs ein vorbestimmtes Referenzierungsmerkmal 32 des Objektes 8 identifiziert werden. Eine vorgegebene Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals (32) kann in Bezug auf das Objekt (8) in der mindestens einen Messsteuereinrichtung (12) gespeichert sein.In a step S3, a predetermined referencing feature 32 of the object 8 can be identified by the at least one detector device 13 of the measuring device 10, according to a predetermined identification method, by means of the at least one reflection point 16 of the predetermined measuring pattern surface 29 on the surface of the object 8 of the respective measuring process. A predetermined position of the predetermined referencing feature (32) can be stored in the at least one measurement control device (12) in relation to the object (8).

In einem Schritt S4 kann durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung 12 nach einem vorbestimmten Lageermittlungsverfahren eine Lage des vorbestimmten Referenzierungsmerkmals 32 in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem R1 in Abhängigkeit von den Reflexionspunktekoordinaten 17 des zumindest einen Reflexionspunktes 16 in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem R1 ermittelt werden.In a step S4, a position of the predetermined referencing feature 32 with respect to the predetermined reference system R1 can be determined by the at least one measurement control device 12 according to a predetermined position determination method as a function of the reflection point coordinates 17 of the at least one reflection point 16 with respect to the predetermined reference system R1.

In einem Schritt S5 kann durch die zumindest eine Detektoreinrichtung 13 der Messvorrichtung 10, aus der Lage des Referenzierungsmerkmals 32 in Bezug auf das vorbestimmte Referenzsystem R1 und der Lage des Referenzierungsmerkmals 32 in Bezug auf das Objekt 8 die Lage des Objektes 8 in dem Referenzsystem R1 des jeweiligen Messvorgangs ermittelt werden.In a step S5, the position of the object 8 in the reference system R1 of the respective measuring process can be determined by the at least one detector device 13 of the measuring device 10 from the position of the referencing feature 32 with respect to the predetermined reference system R1 and the position of the referencing feature 32 with respect to the object 8.

In einem Schritt S6 kann durch die mindestens eine Messsteuereinrichtung 12 die die Lage des Objektes 8 in dem Referenzsystem R1 an eine Bearbeitungssteuereinrichtung 3 einer Bearbeitungsvorrichtung 1 übermittelt werden.In a step S6, the position of the object 8 in the reference system R1 can be transmitted to a processing control device 3 of a processing device 1 by the at least one measurement control device 12.

Insgesamt zeigen die Beispiele, wie eine Messvorrichtung zur Ermittlung einer Lage eines Kontaktelements bereitgestellt werden kann.Overall, the examples show how a measuring device can be provided for determining a position of a contact element.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1677717 B1 [0007]
WO 2004032810 A2 [0008]
EP 2069099 B1 [0010]

Claims

Measuring device (10) for determining an object position (9) of an object (8) with at least one measurement control device (12), characterized in that - the measuring device (10) comprises at least one laser diode measuring beam device (11) which is set up to output at least one measuring beam (14) along a predetermined respective beam path for projecting a predetermined measurement pattern area (29) onto a surface of the object (8) in a respective measuring process, - the measuring device (10) comprises at least one detector device (13) which is set up to detect at least one reflected measuring beam (15) of the at least one measuring beam (14) in the respective measuring process, which is reflected at a respective reflection point (16) of the at least one measuring beam (14) of the predetermined measurement pattern area (29) on the surface of the object (8), and to determine reflection point coordinates (17) of the at least one reflection point (16) in relation to a predetermined reference system (R1), - the at least one measurement control device (12) is designed to identify a predetermined reference feature (32) of the object (8) according to a predetermined identification method by means of the at least one reflection point (16) of the predetermined measurement pattern area (29) on the surface of the object (8) of the respective measurement process, wherein a predetermined position of the predetermined reference feature (32) in relation to the object (8) is stored in the at least one measurement control device (12), - the at least one measurement control device (12) is designed to determine a position of the predetermined reference feature (32) in relation to the predetermined reference system (R1) according to a predetermined position determination method as a function of the reflection point coordinates (17) of the at least one reflection point (16) in relation to the predetermined reference system (R1), and - from the position of the reference feature (32) in relation to the predetermined reference system (R1) and the position of the reference feature (32) in relation to the object (8), the position of the object (8) in the Reference system (R1) of the respective measurement process.

Measuring device (10). Claim 1 , wherein the object (8) is a contact element for guiding at least one processing laser beam (4) onto a processing object (7) and/or for contacting the processing object (7).

Measuring device (10) according to one of the preceding claims, wherein the at least one laser diode measuring beam device (11) is configured to output the at least one measuring beam (14) as a collimated beam.

Measuring device (10) according to one of the preceding claims, wherein the at least one laser diode measuring beam device (11) has at least one expansion element (30) in the respective beam path of the at least one measuring beam (14), which is designed to expand the at least one measuring beam (14) to a predetermined optical beam diameter (28) in order to produce the at least one reflection point (16) of the measuring pattern surface (29) with a predetermined reflection surface on the surface of the object (8).

Measuring device (10) according to one of the preceding claims, wherein the measuring device (10) is set up as a time-of-flight measurement lidar, wherein the at least one laser diode measuring beam device (11) is set up to output the at least one measuring beam (14) in a pulsed manner, wherein the at least one detector device (13) is set up to detect the reflection point coordinates (17) of the respective reflection point (16) using a time-of-flight measurement which describes a measurement of a time-of-flight of the respective reflected measuring beam (15) from a time of emission of the at least one measuring beam (14) by the laser diode measuring beam device (11) to a time of reception of the reflected measuring beam (15) by the detector device (13).

Measuring device (10) according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the measuring device (10) is designed as a modulated continuous wave lidar, wherein the at least one laser diode measuring beam device (11) is designed to output the at least one measuring beam (14) in a time-modulated manner, and the at least one detector device (13) is designed to determine the reflection point coordinates (17) of the respective reflection point (16) using a modulation deviation between a current modulation of the at least one measuring beam (14) and a detected modulation of the at least one reflected measuring beam (15).

Measuring device (10) according to one of the Claims 1 until 4 , wherein the measuring device (10) is designed as an intensity lidar, wherein the at least one laser diode measuring beam device (11) is designed to output the at least one measuring beam (14) with a predetermined output intensity, and the at least one detector device (13) is designed to have a reception intensity intensity of the respective at least one reflected measuring beam (15), wherein the at least one detector device (13) is adapted to determine the reflection point coordinates (17) of the respective at least one reflection point (16) as a function of an intensity difference between the output intensity of the at least one measuring beam (14) and the reception intensity of the respective at least one reflected measuring beam (15).

Measuring device (10) according to one of the preceding claims, wherein the at least one laser diode measuring beam device (11) is set up to, in the respective measuring process, several of the measuring beams (14) along predetermined respective beam paths for projecting the predetermined measuring pattern area (29) onto the surface of the object ( 8) to spend.

Measuring device (10) according to Claim 8 , wherein the measuring device (10) is adapted to output at least two of the measuring beams (14) simultaneously in one measuring process.

Measuring device (10) according to Claim 8 or 9 , wherein the measuring device (10) is adapted to output at least two of the measuring beams (14) sequentially in a measuring process.

Measuring device (10) according to one of the preceding claims, wherein the at least one measurement control device (12) is set up to determine an intensity distribution of the measurement pattern area (29) on the surface of the object (8) in the predetermined identification method, and the predetermined referencing feature (32 ) of the object (8) depending on a predetermined intensity feature of the predetermined referencing feature (32).

Measuring device (10) according to one of the preceding claims, wherein the at least one measurement control device (12) is set up to determine a height distribution of the measurement pattern surface (29) on the surface of the object (8) in the predetermined identification method, and the predetermined referencing feature (32 ) of the object (8) depending on a predetermined height feature of the predetermined referencing feature (32).

Measuring device (10) according to one of the preceding claims, wherein the referencing feature (32) comprises at least one predetermined referencing point of the object (8).

Measuring device (10) according to one of the preceding claims, wherein the referencing feature (32) comprises a predetermined surface topology (20) of the surface of the object (8).

Measuring device (10) according to one of the preceding claims, wherein the referencing feature (32) comprises a predetermined volume model (21) of the object (8).

Measuring device (10). Claim 15 , wherein the at least one measurement control device (12) is set up to determine the predetermined volume model (21) from known volume models (22) depending on the surface topology (20).

Measuring device (10). Claim 15 or 16 , wherein the measuring device (10) is set up to determine the predetermined volume model (21) of the object (8) in a predetermined pre-process.

Measuring device (10) according to one of the preceding claims, wherein the laser diode measuring beam device (11) comprises at least one surface emitter unit (25).

Measuring device (10) according to Claim 18 , wherein the laser diode measuring beam device (11) comprises at least one surface emitter array (24) comprising at least two surface emitter units (25).

Measuring device (10) according to one of the preceding claims, wherein the laser diode measuring beam device (11) is set up to emit the at least one measuring beam (14) in an infrared spectrum and/or a near-infrared spectrum.

Processing device (1) with at least one processing laser beam source (2) for processing a processing object (7) and at least one processing control device (3), wherein the processing device (1) has at least one measuring device (10) according to one of the Claims 1 until 20 includes.

Method for operating a measuring device (10) for determining a position of an object (8) with at least one measurement control device (12), characterized in that - by at least one laser diode measuring beam device (11) of the measuring device (10) in the respective measuring process at least one measuring beam (14) is emitted along a predetermined respective beam path for projecting a predetermined measuring pattern area (29) onto a surface of the object (8), - by at least one detector device (13) of the measuring device (10), in the respective measuring process at least one reflected measuring beam (14) of the at least one measuring beam (14) is detected, which is reflected at a respective reflection point (16) of the at least one measuring beam (14) of the predetermined measuring pattern area (29) on the surface of the object (8), and reflection point coordinates (17) of the at least one reflection point (16) are to be determined in relation to the predetermined reference system (R1), - by the at least one detector device (13) of the measuring device (10), according to a predetermined identification method by means of the at least one reflection point (16) of the predetermined measuring pattern area (29) on the surface of the object (8) of the respective measuring process, a predetermined referencing feature (32) of the object (8) is identified, wherein a predetermined position of the predetermined referencing feature (32) in relation to the object (8) is stored in the at least one measuring control device (12), - by the at least one measuring control device (12) according to a predetermined position determination method, a position of the predetermined Referencing feature (32) in relation to the predetermined reference system (R1) is determined as a function of the reflection point coordinates (17) of the at least one reflection point (16) in relation to the predetermined reference system (R1), and - by the at least one detector device (13) of the measuring device (10), the position of the object (8) in the reference system (R1) of the respective measuring process is determined from the position of the referencing feature (32) in relation to the predetermined reference system (R1) and the position of the referencing feature (32) in relation to the object (8).

Computer program comprising instructions which cause the measuring device (10) to operate according to one of the Claims 1 until 20 a procedure according to Claim 22 executes.

Computer-readable medium on which a computer program according to Claim 23 is stored.